高性能150℃烘干型双组分环氧－聚氨酯阴极电泳涂料
专利汇可以提供高性能150℃烘干型双组分环氧－聚氨酯阴极电泳涂料专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种高性能150℃烘干型双组分环 氧 －聚 氨 酯 阴极 电泳 涂料，其包括有 水 性阳离子环氧 树脂 、颜填料、无毒催干剂、分散剂、乳化剂，酸等。本发明槽液的热 稳定性 高、击穿 电压 高、工作 溶剂 含量低且更环保节能，同时继承了阴极电泳漆的耐盐雾、耐化学品、耐 碱 、耐水等优异的综合性能。本发明可广泛应用于 汽车 及零配件、 工程机械 、农用车、摩托车、五金、 家用电器 等金属防腐行业的底层防腐 涂装 ，也可为在满足家用电器、室内五金等底面合一涂装方面要求而制成透明色及彩色阴极电泳涂料。，下面是高性能150℃烘干型双组分环氧－聚氨酯阴极电泳涂料专利的具体信息内容。
1.一种高性能150℃烘干型双组分环氧-聚氨酯阴极电泳涂料，其特征在于：按质量份 计算槽液由以下组分组成：水分散性色浆1份，乳液2-3份，去离子水3-4份；所述的水 分散性色浆配方由水性阳离子环氧树脂20-40份，颜填料10-40份，溶剂10-20份，无毒 催干剂0.5-1.5份，分散剂0.5-2份，去离子水20-50份；所述的乳液配方由水性阳离子环 氧树脂40-60份，无毒催干剂0.5-1份，溶剂0.5-5份，乳化剂0.1-2份，酸0.1-2份，去离 子水30-50份组成。
2.根据权利要求1所述的高性能150℃烘干型双组分环氧-聚氨酯阴极电泳涂料，其特 征在于：所述的水性阳离子环氧树脂按质量份计算，配方包括以下组分：改性环氧树脂50-70 份，半封闭型和/或封闭型聚氨酯固化剂10-30份，中和剂5-30份，去离子水5-20份。
3.根据权利要求2所述的高性能150℃烘干型双组分环氧-聚氨酯阴极电泳涂料，其特 征在于：所述的改性环氧树脂按质量份计算，配方包括以下组分：醇醚类和酮类溶剂10-30 份，环氧树脂20-35份，脂肪胺0.5-2份，酮亚胺树脂10-25份。
4.根据权利要求3所述的高性能150℃烘干型双组分环氧-聚氨酯阴极电泳涂料，其特 征在于：所述的酮亚胺树脂按质量份计算，配方包括以下组分：聚醚胺或聚酰胺60-80份、 丁酮或甲基异丁基酮20-40份。
5.根据权利要求2所述的高性能150℃烘干型双组分环氧-聚氨酯阴极电泳涂料，其特 征在于：所述半封闭或封闭型聚氨酯固化剂按质量份计算，配方包括以下组分：芳香族多 异氰酸酯5-20份，醇醚类化合物、杂环类化合物其中之一或两种以上混合3-30份，聚醚 或聚碳酸酯二元醇0-80份，酮类溶剂0-40份。
6.根据权利要求1或2所述的高性能150℃烘干型双组分环氧-聚氨酯阴极电泳涂料， 其特征在于：所述的酸、中和剂为有机酸。
7.根据权利要求1所述的高性能150℃烘干型双组分环氧-聚氨酯阴极电泳涂料，其特 征在于：所述的无毒催干剂为铋盐类催干剂、稀土催干剂或钴盐催干剂；所述的分散剂为 非离子型分散剂、阳离子型分散剂。
8.根据权利要求1所述的高性能150℃烘干型双组分环氧-聚氨酯阴极电泳涂料，其特 征在于：所述乳液的制备方法，其特征包括以下步骤：将水性阳离子环氧树脂、无毒催干 剂、无毒溶剂投入分散缸A在900-1500转/分钟下高速分散1-2小时；同时将去离子水、 酸、乳化剂投入B缸在1100-1500转/分钟下高速分散10-40分钟；尔后在1300-1500转/ 分钟下将A缸混合物缓缓滴加到B缸中，滴加结束厚在该转速下继续分散1-2小时即得乳 液组分。
9.根据权利要求1所述的高性能150℃烘干型双组分环氧-聚氨酯阴极电泳涂料，其特 征在于：上述色浆组分的制备方法，包括以下步骤：将水性阳离子环氧树脂、颜填料、非 离子分散剂、溶剂、去离子水、催干剂投入分散锅，在700-1100转/分下分散后静置8小 时以上，再在600-800转/分钟下分散20-40分钟进砂磨机研磨，至细度≤15μ。
10.根据权利要求1所述的高性能150℃烘干型双组分环氧-聚氨酯阴极电泳涂料，其 特征在于：所述水性阳离子环氧树脂的制备方法，其特征包括以下步骤：
(1)改性环氧树脂的制备：将环氧树脂20-35份，醇醚类、酮类溶剂10-30份投入反 应釜在50℃-80℃下搅拌溶解后加脂肪胺0.5-2份在80℃-90℃下反应2-3小时；反应完成 后，在75℃-90℃下滴加10-25份酮亚胺树脂入反应釜并保温1.5-2.5小时，得改性环氧树 脂；
(2)固化剂的制备：将芳香族多异氰酸酯5-20份投入反应锅，在20-50℃分批加入或 滴加醇醚类单羟基化合物或杂环类含羟基化合物3-30份，聚醚或聚碳酸酯二元醇0-80份； 尔后在30-80℃保温0.5-2小时后再升温至70℃-90℃保温1.5-3小时，加溶剂0-40份即得 半封闭或封闭型聚氨酯固化剂；
(3)将改性环氧树脂50-70份加热到75-85℃，滴加或分批加入半封闭型和/或封闭 型固化剂10-30份，并在此温度下保温1.5-2.5小时后加去离子水5-20份在70-90℃保温 40-80分钟；尔后降温至25-70℃加中和剂5-30份搅拌0.5-1小时即得水性阳离子环氧树脂。
技术领域
本发明涉及化工产品及制备方法领域，特别是一种双组分环氧-聚氨酯阴极电泳涂料。
背景技术
我国目前阴极电泳涂料技术与国外先进水平的差距主要表现在如下几个方面：
(1)槽液热稳定性与先进水平差距大。目前我国自行开发的电泳涂料槽液温度一般 都控制在30℃以下，超过30℃电泳漆膜肥厚，且槽液稳定性极差。而美国PPG公司阴极 电泳漆槽温度在35℃仍然稳定且在该温度下电泳漆膜均匀。
(2)国内阴极电泳漆槽液击穿电压低，一般薄膜型击穿电压在280V-320V，即使是 中厚膜也只在350V左右。而国际先进水平有的高达600V以上。电泳漆的泳透力标志电泳 漆对复杂工件内腔的涂覆能力的大小，而高破裂电压在相当程度上标志着电泳漆对复杂工 件内腔涂覆能力强即泳透力高。
(3)国内电泳漆料槽液溶剂含量一般在2-6％之间，国际先进水平已达到≤1.5％。
发明内容
本发明的目的是这样实现的：一种高性能150℃烘干型双组分环氧-聚氨酯阴极电泳涂 料，其特征在于：按质量份计算槽液由以下组分组成：水分散性色浆1份，乳液2-3份， 去离子水3-4份；所述的水分散性色浆由水性阳离子环氧树脂20-40份，颜填料10-40份， 溶剂10-20份，无毒催干剂0.5-1.5份，分散剂0.5-2份，去离子水20-50份；所述的乳液 由水性阳离子环氧树脂40-60份，无毒催干剂0.5-1份，溶剂0.5-5份，乳化剂0.1-2份， 酸0.1-2份，去离子水30-50份组成。
水性阳离子环氧树脂按质量份计算，配方包括以下组分：改性环氧树脂50-70份，半 封闭型和/或封闭型聚氨酯固化剂10-30份，中和剂5-30份，去离子水5-20份。
所述的改性环氧树脂按质量份计算，配方包括以下组分：醇醚类和酮类溶剂10-30份， 环氧树脂20-35份，脂肪胺0.5-2份，酮亚胺树脂10-25份。其中的酮亚胺树脂按质量份计 算，配方包括以下组分：聚醚胺或聚酰胺60-80份、丁酮或甲基异丁基酮20-40份。
所述半封闭或封闭型聚氨酯固化剂按质量份计算，配方包括以下组分：芳香族多异氰 酸酯5-20份，醇醚类化合物、杂环类化合物其中之一或两种以上混合3-30份，聚醚或聚 碳酸酯二元醇0-80份，酮类溶剂0-40份。
上述乳液的制备方法，其特征包括以下步骤：将水性阳离子环氧树脂、无毒催干剂、 无毒溶剂投入分散缸A在900-1500转/分钟下高速分散1-2小时；同时将去离子水、酸、 乳化剂投入B缸在1100-1500转/分钟下高速分散10-40分钟；尔后在1300-1500转/分钟下 将A缸混合物缓缓滴加到B缸中，滴加结束厚在该转速下继续分散1-2小时即得乳液组分。
上述色浆组分的制备方法，包括以下步骤：将水性阳离子环氧树脂、颜填料、非离子 分散剂、溶剂、去离子水、催干剂投入分散锅，在700-1100转/分下分散后静置8小时以 上，再在600-800转/分钟下分散20-40分钟进砂磨机研磨，至细度≤15μ。
本发明的优点在于集中了市场现有诸多阴极电泳涂料的优点如：槽液的热稳定性高 (槽液电泳温度在35-38℃之间)；槽液击穿电压高(击穿电压≥380V)；槽液工作溶剂含 量低(溶剂含量低于1.5％时，不影响电泳)；电泳漆在环保方面不含任何有毒溶剂如乙二 醇甲醚、乙二醇乙醚，二醇醚类含量极低，电泳漆不含铅、锡类催干剂及有毒重金属；150 ℃烘干型较之175℃烘干型电泳漆更加节能，而阴极电泳漆的耐盐雾、耐化学品、耐碱、 耐水等优异的综合性能在本发明产品中全部继承。本发明可广泛应用于汽车及零配件、工 程机械、农用车、摩托车、五金、家用电器等金属防腐行业的底层防腐涂装，也可为在满 足家用电器、室内五金等底面合一涂装方面要求而制成透明色及彩色阴极电泳涂料。
具体实施方式
本发明是一种高性能150℃烘干型双组分环氧-聚氨酯阴极电泳涂料，其特征在于：按 质量份计算槽液由以下组分组成：水分散性色浆1份，乳液2-3份，去离子水3-4份。
所述的水分散性色浆由水性阳离子环氧树脂20-40份，颜填料10-40份，溶剂10-20 份，无毒催干剂0.5-1.5份，分散剂0.5-2份，去离子水20-50份。
所述的乳液由水性阳离子环氧树脂40-60份，无毒催干剂0.5-1份，溶剂0.5-5份，乳 化剂0.1-2份，酸0.1-2份，去离子水30-50份组成。
水性阳离子环氧树脂按质量份计算，配方包括以下组分：改性环氧树脂50-70份，半 封闭型和/或封闭型聚氨酯固化剂10-30份，中和剂5-30份，去离子水5-20份。中和剂、 酸为有机酸，优选甲酸、乙酸、丙酸、乳酸，草酸等的水溶液。改性环氧树脂按质量份计 算，配方包括以下组分：醇醚类和酮类溶剂10-30份，环氧树脂20-35份，脂肪胺0.5-2份， 酮亚胺树脂10-25份。其中，醇醚类和酮类溶剂可以是丙二醇甲/乙/丁醚、2-羟基甲/乙/丁 醚、苯甲醇、二丙二醇甲醚、丁醇、异丙醇、丁酮、环乙酮、甲基异丁基酮；环氧树脂可 以是环氧当量为180-1000之间的双酚A型环氧树脂、酚醛改性环氧树脂；聚酰胺的胺值 在80-380之间；聚醚胺的分子量在1000-3000之间。半封闭或封闭型聚氨酯固化剂按质量 份计算，配方包括以下组分：芳香族多异氰酸酯5-20份，醇醚类化合物、杂环类化合物其 中之一或两种以上混合3-30份，聚醚或聚碳酸酯二元醇0-80份，酮类溶剂0-40份。其中， 芳香族多异氰酸酯可以是TDI，MDI；醇醚类化合物可以是乙二醇丁醚、二乙二醇甲/乙/ 丁醚、2-羟基甲/乙/丁醚、丙二醇甲/乙/丁醚；杂环类化合物可以是N-甲基吡咯烷醇、四氢 糠醇、乙酰丙酮，乙酰乙酸乙酯等；聚醚可以是分子量在400-3000之间的聚丙二醇醚、聚 乙二醇醚，或混合聚醚；聚碳酸酯二元醇的分子量在1000-3000之间；脂肪胺可以是甲基 乙醇胺、二甲基乙醇胺、二乙胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二丙胺、二正丁胺；酮类溶剂可 以是丁酮、环乙酮、甲基异丁基酮。
颜料可以是钛白粉、碳黑、氧化铁红、沉淀硫酸钡、水洗高岭土等。
无毒催干剂为各种铋盐，稀土催干剂，钴盐催干剂。
分散剂为非离子型分散剂或阳离子型分散剂。
上述乳液的制备方法，其特征包括以下步骤：将水性阳离子环氧树脂、无毒催干剂、 无毒溶剂投入分散缸A在900-1500转/分钟下高速分散1-2小时；同时将去离子水、酸、 乳化剂投入B缸在1100-1500转/分钟下高速分散10-40分钟；尔后在1300-1500转/分钟下 将A缸混合物缓缓滴加到B缸中，滴加结束厚在该转速下继续分散1-2小时即得乳液组分。
上述色浆组分的制备方法，包括以下步骤：将水性阳离子环氧树脂、颜填料、非离子 分散剂、溶剂、去离子水、催干剂投入分散锅，在700-1100转/分下分散后静置8小时以 上，再在600-800转/分钟下分散20-40分钟进砂磨机研磨，至细度≤15μ。
上述水性阳离子环氧树脂的制备方法，其特征包括以下步骤：
(1)改性环氧树脂的制备：将环氧树脂20-35份，醇醚类、酮类溶剂10-30份投入反 应釜在50℃-80℃下搅拌溶解1小时后加脂肪胺0.5-2份在80℃-90℃下反应2-3小时；反 应完成后，在75℃-90℃下滴加10-25份酮亚胺树脂入反应釜并保温1.5-2.5小时，得改性 环氧树脂；
(2)固化剂的制备：将芳香族多异氰酸酯5-20份投入反应锅，在20-50℃分批加入或 滴加醇醚类单羟基化合物或杂环类含羟基化合物3-30份，聚醚或聚碳酸酯二元醇0-80份 (若是聚碳酸酯二元醇或聚醚事先需经溶剂溶解)；尔后在30-80℃保温0.5-2小时后再升温 至70℃-90℃保温1.5-3小时，加溶剂0-40份即得半封闭或封闭型聚氨酯固化剂；
(3)将改性环氧树脂50-70份加热到70-90℃，滴加或分批加入半封闭或封闭型固化 剂10-30份，并在此温度下保温1.5-2.5小时后加去离子水5-20份在70-90℃保温40-80分 钟；尔后降温至25-70℃加中和剂5-30份搅拌半小时至1小时即得水性阳离子环氧树脂。
实施例1
将76份TDI投入反应锅，开搅拌并在50℃以下分批加入四氢糠醇46份于50℃保温 半小时，再升温至80℃保温2小时，即得半封闭聚氨酯固化剂。
实施例2
向反应锅中投入乙酰丙酮33.4份，TDI 55.3份，二甲基乙醇胺1份，溶剂丁酮80份， 加热搅拌，在70℃下保温30分钟后升温至85℃反应4小时即得封闭型聚氨酯固化剂。
实施例3
将聚碳酯二元醇(分子量2000)110份、丁酮溶剂15份、实施例1制得的半封闭固化 剂25份投入反应釜，开搅拌升温至120℃反应2小时后，降温至80℃，滴加TDI10份， 滴完后升温至110℃保温1小时即得半封闭的聚氨酯固化剂。
实施例4
将E20环氧树脂81份、丙二醇甲醚39.4份、丁酮19.8份投入反应釜在50℃ -80℃下 加热搅拌溶解1小时；之后加二甲基乙醇胺2.2份、二乙醇胺9.1份、异丙醇19.7份在80 ℃ -85℃保温2小时；然后滴加酮亚胺混合物49.2份(该酮亚胺混合物是由用丁酮封闭的分 子量为2000的聚醚胺2.8份和用甲基异丁基酮封闭的胺值为300的聚酰氨树脂46.4份组 成)并在85℃下保温1小时后，再升温至90℃保温2小时，即得改性环氧树脂。
实施例5
将实施例4制得的改性环氧树脂80份投入反应釜在75℃-80℃下搅拌滴加实施例1制 得的半封闭固化剂17.6份，接着分三批加入实施例2制得的封闭型聚氨酯固化剂11.3份， 并在80℃下保温2小时后加水6份继续保温1小时，降温到50℃以下加中和剂6份搅拌 30分钟即得阳离子水性环氧树脂。
实施例6
将水性阳离子环氧树脂32.6份、1250目煅烧高岭土15.4份、高色素碳黑1.1份、非 离子分散剂0.7份、丙二醇甲醚6份、异丙醇7.8份、去离子水38.6份、有机铋催干剂0.76 份投入分散锅，在700-1100转/分下分散1小时后静置8小时，再在700转/分钟下分散30 分钟进砂磨机研磨，至细度≤15μ即合格包装，得电泳涂料色浆组分。
实施例7
将水性阳离子环氧树脂123.4份、丙二醇甲醚1.8份、稀土催干剂7.1份投入分散缸A 在1300转/分下分散1.5小时；同时向分散缸B中投入去离子水131.5份、20％醋酸2份、 20％非离子乳化剂2.8份，在1500转/分钟下高速分散30分钟；在1500转/分钟高速分散 下将A缸料用1.5小时缓缓均匀加入B缸；料加完后在该转速下继续分散1.5小时即得双 组分阴极电泳涂料的另一组分——乳液。
实施例8
向干净的电泳槽中投入2份离子水，开动循环混合泵，并向槽内投入1.5份乳液，继 续循环；向预混槽中投入1.5份乳液开动搅拌，在搅拌下缓缓投入1.5份色浆，搅拌30分 钟之后将预混槽混合液缓缓均匀打入电泳槽中；再投2份去离子水清洗预混槽并将清洗后 的水缓缓均匀泵入电泳槽。在不断的循环中槽液热化48小时后即可工作进行工件电泳涂 装。
检测结果
一、原漆指标
项目 色浆组分 实测值 乳液组分 实测值 检测方法 外观 灰色、无结块分层 无结块分层 乳白色 乳白色 目测 细度μm ≤15 ≤15 —— —— GB/T1742 固含％ 灰50±2％ 黑41±2％ 52.3 35±2％ 34.5 GB/T6751 pH值 5.4±0.3 5.3 6.7±0.3 6.71 pH计 电导率us/cm 1200±300 1370 900±300 952 HB/T3335
二、槽液性能
项目 设计值 实测值 检测方法
固体含量％ 19±1％ 20.48 GB/T6751 pH值 6.5±0.3 6.35 pH计 电导率us/cm 1000±300 1139 HG/T3335 灰份％ 灰3.42-4.56 黑0.95-2.09 4.3 GB/T1747 溶剂含量 ≤1.5 未测 气相色谱 MEQ值 30±4 未测 TB/T10242 附录A中A4 泳透力％ ≥85 未测 TB/T10242 附录A中A10 库色效率 ≥25 未测 HG/T3337 破裂电压V ≥380 >380 TB/T10242 附录A中A3 L效果 水平垂直而无明显差别 无差别 TB/T10242 附录A中A6 再溶解率％ ≤10 8 TB/T10242 附录A中A2
三、涂膜性能
指标名称 设计值 实测值 检测方法 外观 平整光滑，无缩孔 平整光滑，无缩孔 目测 电压膜厚V/um 280-330/(21±2) 300/19 —— 光泽60％ ≥60 75 GB/T9754 冲击强度Kg·cm 50 合格 GB/T1732 杯突mm ≥5 6.8 GB/T9753 附着力级(1mm×1mm，100/100) 0 0 GB/T9286 铅笔硬度 H 2H GB/T6739 柔韧性(mm) 1 1 GB/T1731 耐碱性(5％) ≥48h >120h GB/T1763 耐酸性(0.05mol) ≥48h 合格 GB/T1763 耐水性(40℃) 360h 合格 GB-5209 耐盐水(3％)25℃ 360h 合格 GB-1763 盐雾试验磷化板21±2μ 800h 合格 GB/T1771 耐汽油(93#) 48h >240h GB/T1734
本发明的优点如下：
(1)槽液的热稳定性高，槽液电泳温度在35-38℃之间；
(2)击穿电压的高低反映出电泳涂料对工件内腔的涂膜能力高低，即泳透率高低， 所以高击穿电压从侧面证明漆的高性能，本发明的槽液击穿电压≥380V(35-38℃)；
(3)槽液工作溶剂含量低于1.5％时，仍可以电泳合格产品，溶剂含量低是电泳涂料 发展方向之一；
(4)不含任何有毒溶剂如乙二醇甲醚、乙二醇乙醚，乙二醇醚类含量极低，同时不 含铅、锡类催干剂及有毒重金属，属环境友好型；
(5)固化温度为150℃较之普通175℃烘干型比具有节能，低加热排放等优点；
(6)通过制板发现，本品对涂装工件边角覆盖能力好；
(7)由于是中低温烘烤，漆膜烘烤不变色，不黄变，因此可作为浅色电泳涂装。
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