專利名稱：有機硅改性環(huán)氧陰極電泳涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電泳涂料技術(shù)，特別涉及一種有機硅改性環(huán)氧陰極電泳涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
電泳涂料的發(fā)展已有一百多年的歷史，早期的開發(fā)主要集中在陽極電泳涂料上，但在實際應(yīng)用中人們發(fā)現(xiàn)陽極電泳涂漆工藝存在溶解陽極、即被涂對象的缺點。陰極電泳涂料是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來并得到工業(yè)化應(yīng)用的一種新型防腐蝕涂料，由于陰極電泳涂料具有優(yōu)良的防腐蝕性、高泳透力、涂裝自動化程度高、環(huán)境污染小、不溶解被涂物、槽液穩(wěn)定等優(yōu)點，使其在汽車工業(yè)作為底漆而獲得廣泛應(yīng)用。隨著技術(shù)的發(fā)展，陰極電泳涂料已經(jīng)漫及到家用電器、玩具、儀表、軍工、建材等諸多行業(yè)，其應(yīng)用也不再局限于材料的防腐蝕，而是兼有材料的表面裝飾作用。
隨著電泳涂料技術(shù)的不斷發(fā)展和進步，人們對涂層的性能提出了更高的要求。因此，以多種材料結(jié)合形成的復(fù)合材料，將賦予被涂物以新的表面性能。有機硅聚合物由于其主鏈存在特殊的Si-O-Si結(jié)構(gòu)，使其具有許多其它材料所不具備的優(yōu)異性能，如Si-O鍵鍵能很大，達452KJ/mol，熱穩(wěn)定性很好；在較寬的溫度范圍(-50～200℃)內(nèi)電性能變化小；表面能低。有機硅改性各種有機合成樹脂，如醇酸、環(huán)氧、丙烯酸、聚酯、聚氨酯等，可大幅度地提高這些合成樹脂漆的保光耐候性、憎水耐水性，分別可用作家用電器面漆、優(yōu)質(zhì)防腐漆、卷材涂料、戶外結(jié)構(gòu)件的耐久性涂料、維護漆及建筑用耐久性面漆。有機硅改性環(huán)氧樹脂既可降低環(huán)氧樹脂內(nèi)應(yīng)力，又能增加環(huán)氧樹脂韌性，提高樹脂的耐熱性和機械性能，同時降低涂層的表面能。將有機硅樹脂引入環(huán)氧陰極電泳涂料，預(yù)期可以得到具有優(yōu)異的耐化學(xué)性和低表面能的電沉積漆膜。在CN1339535A、CN1226913A、CN1094739A、CN1074027C、CN1052320A中公開了一些典型的水性環(huán)氧陰極電泳涂料，我們已經(jīng)申請了聚四氟乙烯改性的低表面能環(huán)氧陰極電泳涂料的制備方法的專利(CN1400255A)，到目前為止，未見有機硅改性環(huán)氧陰極電泳涂料的報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種有機硅改性環(huán)氧陰極電泳涂料，其特點是這種電泳涂料電沉積后得到的漆膜具有優(yōu)異的耐化學(xué)性，高耐熱性和低表面能。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種制備上述有機硅改性環(huán)氧陰極電泳涂料的方法。
本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)。本有機硅改性環(huán)氧陰極電泳涂料的制備方法包括下述步驟環(huán)氧樹脂分別經(jīng)氨基硅油和有機胺化合物改性后，加入全封閉多異氰酸酯交聯(lián)劑，經(jīng)有機酸中和劑中和后，在水性介質(zhì)中乳化分散即可制備有機硅改性環(huán)氧陰極電泳涂料。
所述環(huán)氧樹脂、氨基硅油、全封閉多異氰酸酯交聯(lián)劑的重量比為20～60∶5～50∶10～50。
所述環(huán)氧樹脂為不同分子量的雙酚A型環(huán)氧樹脂及其混合物，其環(huán)氧當(dāng)量為200～4000。
所述氨基硅油為側(cè)鏈含有氨基的小分子硅烷，運動粘度200～5000mm2/s(25℃)，氨基含量0.2～1.2％。
所述全封閉多異氰酸酯交聯(lián)劑的制備如下在有機錫催化劑存在下，將多異氰酸酯與帶活潑氫的封閉劑反應(yīng)制備全封閉多異氰酸酯交聯(lián)劑。所述多異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯、二苯甲烷二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯等化合物及其混合物；所述封閉劑為醇類、二元醇的單乙醚類、多元醇的大分子聚醚聚合物及其它帶活潑氫的化合物及其混合物，如乙醇、丁醇、異丙醇、異丁醇、乙二醇單丁醚；所述有機錫催化劑為辛酸亞錫、二丁基氧化錫、二丁基二月桂酸錫等，二丁基二月桂酸錫為優(yōu)選。在CN1074027C中亦公開了一些典型全封閉多異氰酸酯交聯(lián)劑的制備。
所述有機胺化合物為二乙胺、二丁胺、一乙醇胺、二乙醇胺、甲基乙醇胺或者上述胺類混合物，二乙醇胺為優(yōu)選；前述有機胺化合物的用量基于環(huán)氧總量的45～85當(dāng)量％。
所述有機酸中和劑用量為環(huán)氧樹脂、氨基硅油、全封閉多異氰酸酯交聯(lián)劑總重量的2～5％；所述有機酸中和劑可采用甲酸、乙酸、乙醇酸、甲烷磺酸、乙烷磺酸、丙烷磺酸、羥基乙烷磺酸、羥基丙烷磺酸或其混合物，乙酸和甲烷磺酸為優(yōu)選。
本發(fā)明有機硅改性環(huán)氧陰極電泳涂料可通過上述方法采用現(xiàn)有的通用高速分散機或?qū)Ｓ萌榛瘷C進行分散乳化而制備。
本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點比較不同的有機硅含量改性環(huán)氧陰極電泳涂料和現(xiàn)有環(huán)氧陰極電泳涂料的性能，發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的有機硅改性環(huán)氧樹脂與去離子水(電導(dǎo)率＜15μs/cm)配成固體為18±2％的水乳液可直接進行電泳涂裝，其pH值為6.0±0.5，電導(dǎo)率為1500±500μs/cm，電泳電壓50～300伏，電泳溫度為25～30℃，電沉積時間為1～5分鐘；漆膜在130～180℃固化10～30分鐘；制得涂膜外觀均勻平整，手感滑，膜厚在15～40μm內(nèi)可調(diào)，耐熱性能優(yōu)異，表面接觸角用水測量為60～120°(接觸角的大小是衡量表面能的最為方便的標(biāo)準(zhǔn)，接觸角大，則表面能低)；此外，本發(fā)明有機硅改性環(huán)氧陰極電泳涂料還具有較高的泳透率及較好的電沉積穩(wěn)定性。


圖1本發(fā)明有機硅改性環(huán)氧陰極電泳涂料的電泳涂層TG曲線圖(A本發(fā)明有機硅改性環(huán)氧陰極電泳涂料的電泳涂層TG曲線；B未改性環(huán)氧陰極電泳涂料的電泳涂層TG曲線)。
具體實施例方式
下面通過實施例對本發(fā)明作進一步具體的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
實施例1(一)全封閉多異氰酸酯交聯(lián)劑的制備(1)配方名稱 規(guī)格 重量份數(shù)甲苯二異氰酸酯 2，4體或混合物 116.4乙二醇單乙醚工業(yè)39.0乙二醇單丁醚工業(yè)90.0聚醚N-204 工業(yè)27.0聚醚N-210 工業(yè)13.5二丁基二月桂酸錫化學(xué)純 0.3(2)制備工藝在裝有溫度計、攪拌器、回流冷凝器的干燥反應(yīng)釜中加入甲苯二異氰酸酯和二丁基二月桂酸錫，攪拌升溫至40℃后開始滴加乙二醇單乙醚和乙二醇單丁醚，然后升溫至70℃，反應(yīng)2小時，再依次加入聚醚N-204和聚醚N-210，升溫至110℃，反應(yīng)2.5小時，取樣用紅外光譜測游離NCO含量，小于2％為合格，最后降溫至60℃以下出料，在干燥密閉的容器中保存?zhèn)溆谩?br> (二)有機硅改性環(huán)氧陰極電泳涂料的制備(1)配方名稱規(guī)格 重量份數(shù)環(huán)氧樹脂CYD-014，岳陽石化環(huán)氧樹脂廠100.0乙二醇單丁醚工業(yè) 33.0氨基硅油工業(yè)，江西星火材料有限公司 5.0二乙醇胺工業(yè) 11.0全封閉多異氰酸酯實施例135.0乳酸工業(yè) 7.0(2)制備工藝在裝有溫度計、攪拌器、回流冷凝器的反應(yīng)釜中加入配方量的乙二醇單丁醚，升溫至80℃后加入環(huán)氧樹脂并在120℃下保溫，待其完全溶解均勻后降溫到80℃以下，加入氨基硅油，90～100℃下反應(yīng)2小時，再降溫到80℃以下加入二乙醇胺，90～100℃下反應(yīng)2小時，再降溫到80℃以下加入全封閉多異氰酸酯，升溫到110℃反應(yīng)3.5～4小時，然后降溫到70℃以下，加入中和劑乳酸，攪拌1～2小時后備用。
將反應(yīng)液轉(zhuǎn)移到干凈的乳化罐中，加入去離子水、乳酸，乳化2小時，過濾，即制得電泳乳液。
試驗采用陰極電泳工藝，被涂物鐵片掛于陰極，陽極為不銹鋼片；被涂物鐵片，在電沉積之前都需要經(jīng)過除油-水洗-除銹-水洗-中和-水洗-表調(diào)(膠體肽)-水洗-磷化等一系列的工序進行前處理，電泳電壓為80V，電沉積時間為2分鐘。電沉積完成后，取出帶有涂膜的鐵片先浸入自來水除去殘留在表面的漆液，再用蒸餾水沖洗，之后在160℃固化30分鐘。制得涂膜外觀均勻平整，手感滑，膜厚28.5μm內(nèi)，耐酸耐堿性能優(yōu)異，水表面接觸角為70°，表面能較低(見表1，附相同條件的未改性環(huán)氧陰極電泳涂料電泳涂層的性能以便對比)，耐熱性高(見圖1中TG熱失重曲線A，附相同條件的未改性環(huán)氧陰極電泳涂料電泳涂層的TG熱失重曲線B以便對比)。
表1

實施例2(一)全封閉多異氰酸酯交聯(lián)劑的制備同實施例1(一)中配方和制備工藝。
(二)有機硅改性環(huán)氧陰極電泳涂料的制備(1)配方名稱 規(guī)格 重量份數(shù)環(huán)氧樹脂 CYD-014，岳陽石化環(huán)氧樹脂廠 100.0乙二醇單丁醚 工業(yè) 33.0氨基硅油 工業(yè)，江西星火材料有限公司10.0二乙醇胺 工業(yè) 10.0全封閉多異氰酸酯 實施例1 35.0乳酸工業(yè) 7.0(2)制備工藝同實施例1(二)中的工藝。
實施例3(一)全封閉多異氰酸酯交聯(lián)劑的制備同施例1(一)中配方和制備工藝。
(二)有機硅改性環(huán)氧陰極電泳涂料的制備(1)配方名稱 規(guī)格重量份數(shù)環(huán)氧樹脂 CYD-014，岳陽石化環(huán)氧樹脂廠 100.0乙二醇單丁醚 工業(yè)33.0氨基硅油 工業(yè)，江西星火材料有限公司 20.0二乙醇胺 工業(yè)8.8全封閉多異氰酸酯 實施例1 35.0乳酸 工業(yè)7.0(2)制備工藝同實施例1(二)中的工藝。
本發(fā)明有機硅改性環(huán)氧陰極電泳涂料的技術(shù)指標(biāo)為

權(quán)利要求
1.一種有機硅改性環(huán)氧陰極電泳涂料的制備方法，其特征在于包括下述步驟環(huán)氧樹脂分別經(jīng)氨基硅油和有機胺化合物改性后，加入全封閉多異氰酸酯交聯(lián)劑，經(jīng)有機酸中和劑中和后，在水性介質(zhì)中乳化分散。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機硅改性環(huán)氧陰極電泳涂料的制備方法，其特征在于所述環(huán)氧樹脂、氨基硅油和全封閉多異氰酸酯交聯(lián)劑的重量比為20～60∶5～50∶10～50。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的有機硅改性環(huán)氧陰極電泳涂料的制備方法，其特征在于所述氨基硅油，運動粘度200～5000mm2/s，氨基含量0.2～1.2％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的有機硅改性環(huán)氧陰極電泳涂料的制備方法，其特征在于所述環(huán)氧樹脂為雙酚A型環(huán)氧樹脂及其混合物，其環(huán)氧當(dāng)量為200～4000。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機硅改性環(huán)氧陰極電泳涂料的制備方法，其特征在于所述有機胺化合物為二乙胺、二丁胺、一乙醇胺、二乙醇胺、甲基乙醇胺，或者上述胺類混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的有機硅改性環(huán)氧陰極電泳涂料的制備方法，其特征在于所述有機胺化合物為二乙醇胺，其用量基于環(huán)氧總量為45～85當(dāng)量％。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機硅改性環(huán)氧陰極電泳涂料的制備方法，其特征在于所述有機酸中和劑為甲酸、乙酸、乙醇酸、甲烷磺酸、乙烷磺酸、丙烷磺酸、羥基乙烷磺酸、羥基丙烷磺酸或其混合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的有機硅改性環(huán)氧陰極電泳涂料的制備方法，其特征在于所述有機酸中和劑為乙酸和甲烷磺酸，其用量為環(huán)氧樹脂、氨基硅油、全封閉多異氰酸酯交聯(lián)劑的總重量的2～5％。
9.一種由權(quán)利要求1～8所述有機硅改性環(huán)氧陰極電泳涂料的制備方法制備的有機硅改性環(huán)氧陰極電泳涂料。
全文摘要
本發(fā)明提供一種有機硅改性環(huán)氧陰極電泳涂料的制備方法，包括下述步驟環(huán)氧樹脂分別經(jīng)氨基硅油和有機胺化合物改性后，加入全封閉多異氰酸酯交聯(lián)劑，經(jīng)有機酸中和劑中和后，在水性介質(zhì)中乳化分散制備有機硅改性環(huán)氧陰極電泳涂料；所用環(huán)氧樹脂、氨基硅油和全封閉多異氰酸酯交聯(lián)劑的重量比為20～60∶5～50∶10～50；還提供一種由上述方法制備的有機硅改性環(huán)氧陰極電泳涂料；本有機硅改性環(huán)氧陰極電泳涂料稀釋后可直接進行電泳涂裝，制得涂膜外觀均勻平整，手感滑，膜厚在15～40μm內(nèi)可調(diào)，耐熱性能優(yōu)異，表面接觸角用水測量為60～120°，具有高的泳透率和好的電沉積穩(wěn)定性。
文檔編號C09D163/00GK1451702SQ03114338
公開日2003年10月29日 申請日期2003年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月29日
發(fā)明者王朝陽, 任碧野, 于俊元, 劉新星, 曾鈁, 劉平, 童真 申請人:華南理工大學(xué)