一种水性紫外光固化阴极电泳涂料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种水性紫外光固化阴极电泳涂料及其制备方法，属于高分子材料领域。本发明专利技术所述聚氨酯基电泳涂料是以异氰酸酯单体，聚酯多元醇，扩链剂，封端剂，中和剂、阻聚剂、催化剂和光引发剂为原料，利用异氰酸酯单体上的异氰酸根基团和多元醇，扩链剂与封端剂中的羟基之间的反应，将光固化活性基团(碳碳双键)，亲水基团接枝到聚氨酯长链上制得。本发明专利技术涂料的乳液稳定性好、涂层具有较高的硬度、良好附着力和优良耐水耐溶剂性能。本发明专利技术的制备方法简单、原料易得、绿色环保、易于工业化和大规模推广使用。推广使用。

【技术实现步骤摘要】
一种水性紫外光固化阴极电泳涂料及其制备方法


[0001]本专利技术属于高分子材料领域，具体涉及一种水性紫外光固化阴极电泳涂料及其制备方法。

技术介绍

[0002]金属的腐蚀氧化会给实际生活中的很多方面带来困扰，而金属镀膜为解决这个问题提供了有效的方法。金属镀膜形成主要分为两种方法：第一种为化学镀法，其原理是利用化学还原法，将膜材配制成溶液，使其迅速参加还原反应，还原后沉积在被加工零件表面的一种加工方法。化学镀法存在的问题是镀膜不易控制，容易导致不均匀，且与基材结合强度差，同时还会产生大量的废液，造成严重的环境污染；第二种方法为电泳法，利用胶体粒子在电场作用下能产生电泳现象的原理，使电泳涂料中的基体树脂在水中离解成带电荷的离子聚合物，在电场作用下各自向与其极性相反的电极移动，并沉积在电极表面，形成漆膜。相比之下，电泳涂料具有很多优点，如涂料的大部分溶剂为水，从安全性和国家对环保的要求来看，涂料水性化具有很大的成长空间。另外，由于是电沉积成膜，因此可以在复杂形状的元器件上涂装，成膜均匀，附着力强。电泳涂料包括阳极电泳涂料和阴极电泳涂料。阳极电泳涂料存在的问题是容易腐蚀阳极材料，且电解液不稳定。与阳极电泳漆相比，阴极电泳涂料不会腐蚀电极，且具有优良的防锈能力。因此，对于阴极电泳漆的研究较多，如在专利CN104945590A中，利用以封端型异氰酸酯三聚体为交联剂，将其与阳离子型端羟基聚氨酯树脂混合后，制备出端羟基改性聚氨酯电泳漆。但该电泳漆后处理需要热固化交联，烘干温度高，能耗较高。日本公开专利No.sho63(1988)<br/>‑
69882采用含有羟酸基或磺酸基的多元醇作为亲水性扩链剂制备出自乳化的阴离子水基聚氨酯树脂，由其制备的聚氨酯涂料的硬度较低、综合性能仍然不尽人意。在专利US6232364中，通过使用合成主链结构上含有叔胺二元醇为成盐基团的聚氨酯型阳离子电沉积的紫外线固化型涂料，但此类聚氨酯电泳涂料的预聚体在分散时，由于聚氨酯分子的缠绕，容易将部分亲水基包裹在聚氨酯颗粒内部，影响水分散效果，需要使用较多含叔胺的单体，不仅味道大，其漆膜性能也较差。电泳涂料作为一种绿色环保型涂料，同样需要向低成本、无重金属、低固化温度、高存储稳定性等方向发展，而现有技术并不能满足克服上述缺点，满足产业的需要。此外，紫外光固化技术固化温度不高，特别适用于热敏基材；固化速率快，能显著提高了生产效率；无需溶剂，对环境污染小，能耗低；并且可通过调节树脂与活性单体稀释剂的比例来改变涂膜的性质，正好可以弥补电泳漆的缺点。
[0003]因此，开发一种兼具阴极电泳漆和紫外光固化涂料二者优点的光固化阴极电泳漆，不仅能进一步拓宽电泳漆的应用范围，而且可以顺应环境友好的发展趋势，已成为电泳漆发展的新方向。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种水性紫外光固化阴
极电泳涂料及其制备方法。本专利技术实现了高效的紫外光固化，与热固化相比，具有高效、低能耗和极低VOC排放的优势。同时，制得的漆膜具有良好的柔顺性和硬度。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种水性紫外光固化阴极电泳涂料，所述涂料包括聚氨酯基光敏树脂和光引发剂组分；所述制备聚氨酯基光敏树脂的原料包括以下组分：异氰酸酯单体、聚醚多元醇、多元醇扩链剂、封端剂、中和剂、阻聚剂和催化剂。
[0006]本技术方案用异氰酸酯单体、聚醚多元醇、多元醇扩链剂、封端剂、中和剂、阻聚剂、催化剂和光引发剂为原料，通过异氰酸酯单体上的异氰酸根基团和聚醚多元醇、多元醇扩链剂与封端剂中的羟基之间的反应，将光固化活性基团碳碳双键，亲水基团接枝到聚氨酯长链上，得到聚氨酯基光敏树脂。聚氨酯基光敏树脂与引发剂混和后的涂料，具有良好的导电性和水溶性满足电泳涂装的要求。同时，本专利技术涂料与普通水性涂料相比，聚合速度快，通过UV固化，固化过程更加节能环保。聚氨酯基光敏树脂中的叔胺基团呈碱性，当将冰醋酸等酸类中和剂加入体系后，进行中和成盐的反应，使所合成的聚氨酯预聚物具有良好的水溶性和稳定性。本专利技术涂料兼具UV固化涂料和电泳涂料的优点，施工时先通过电泳方式镀膜，后通过UV光迅速固化，制备出的涂层具有较高的硬度、良好附着力和优良耐水耐溶剂性能，对金属基材起到良好的保护作用，在金属用涂料领域展现了良好的应用前景。
[0007]作为本专利技术的优选实施方式，这种水性紫外光固化阴极电泳涂料中，所述异氰酸酯单体为2官能度的异氰酸酯单体，包括异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和二苯甲烷二异氰酸酯中的至少一种。
[0008]专利技术人经过研究发现，用不同单体合成出来的聚氨酯性能上有一定差异，特别是作为电泳涂料进行应用时，对漆膜的平整度影响大。使用本专利技术优选单体制备出的涂料平整度良好，漆膜平整，其中甲苯二异氰酸酯漆膜表现最好。
[0009]作为本专利技术的优选实施方式，这种水性紫外光固化阴极电泳涂料中，所述聚醚多元醇包括聚四氢呋喃二醇和/或聚乙二醇。
[0010]作为本专利技术的更加优选的实施方式，这种水性紫外光固化阴极电泳涂料中，所述聚醚多元醇包括PTMG
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1000、PTMG
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2000、PEG
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600、PEG
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1000中的至少一种。
[0011]作为本专利技术的优选实施方式，这种水性紫外光固化阴极电泳涂料中，所述多元醇扩链剂包括聚酯型二元醇扩链剂和/或N
‑
甲基二乙醇胺。
[0012]作为本专利技术的优选实施方式，这种水性紫外光固化阴极电泳涂料中，所述多元醇扩链剂包括3
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二甲胺基
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1,2
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丙二醇。
[0013]专利技术人经过研究发现，本专利技术使用的多元醇扩链剂使用3
‑
二甲胺基
‑
1,2
‑
丙二醇，与常用的侧链含胺基的扩链剂相比，本专利技术采用主链含胺基扩链剂得到涂料的水溶性良好，乳液粒径分布窄且均一，粒径较小，均小于30nm，具有良好的分散均一性和水溶性。
[0014]作为本专利技术的优选实施方式，这种水性紫外光固化阴极电泳涂料中，所述封端剂为丙烯酸羟乙酯和/或甲基丙烯酸羟乙酯。
[0015]专利技术人经过研究发现，使用丙烯酸羟乙酯和/或甲基丙烯酸羟乙酯为封端剂可在聚氨酯预聚体中引入可光聚合的乙烯基基团，制备出聚氨酯基光敏树脂。该聚氨酯基光敏树脂与普通水性聚氨酯相比，固化更环保节能，聚合速度快，在30mW/cm2的光强下辐照25～60s即可实现完全固化，能大大提高施工效率。
[0016]作为本专利技术更加优选的实施方式，这种水性紫外光固化阴极电泳涂料中，所述异
氰酸酯单体与封端剂的摩尔比为(5.5～1.5):1。
[0017]专利技术人经过研究发现，抗冲击强度、硬度、耐腐蚀性能与组分中封端剂添加量有关，在本专利技术优选的范围内封端剂加入越多，交联密度越大，抗冲击、硬度与耐腐蚀强度越大。
[0018]作为本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水性紫外光固化阴极电泳涂料，其特征在于，所述涂料包括聚氨酯基光敏树脂和光引发剂组分；所述聚氨酯基光敏树脂的制备原料包括以下组分：异氰酸酯单体、聚醚多元醇、多元醇扩链剂、封端剂、中和剂、阻聚剂和催化剂。2.根据权利要求1所述涂料，其特征在于，所述异氰酸酯单体的摩尔量与聚醚多元醇和多元醇扩链剂摩尔量之和的比为：异氰酸酯单体:(聚醚多元醇+多元醇扩链剂)＝(1.1～1.6):1。3.根据权利要求1所述涂料，其特征在于，所述聚醚多元醇和多元醇扩链剂的摩尔比为：聚醚多元醇:多元醇扩链剂＝(0.8～1.5):1。4.根据权利要求1所述涂料，其特征在于，所述中和剂和多元醇扩链剂的摩尔比为1:1。5.根据权利要求1所述涂料，其特征在于，所述异氰酸酯单体为2官能度的异氰酸酯单体，包括异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和二苯甲烷二异氰酸酯中的至少一种。6.根据权利要求1所述涂料，其特征在于，所述聚醚多元醇包括聚四氢呋喃二醇和/或聚乙二醇。7.根据权利要求1所述涂料，其特征在于，所述多元醇扩链剂包括聚酯型二元醇扩链剂和/或N
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甲基二乙醇胺。8.根据权利要求1所述涂料，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙悦，吴淑芳，刘晓暄，罗青宏，黄鸿宏，黄剑彬，
申请(专利权)人：广东深展实业有限公司，
类型：发明
国别省市：