專利名稱：丙烯酸/聚氨酯透明陰極電泳涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及是一種金屬表面裝飾性用涂料及其制備方法，尤其涉及的是丙烯酸/聚氨酯透明陰極電泳涂料及制備方法。
背景技術(shù)：
目前制備的電泳涂料一般以環(huán)氧樹脂和環(huán)氧改性丙烯酸居多，上述的電泳涂料在涂覆金屬工件表面后，其耐水、耐溶劑、耐鹽霧、透光性和透明度性能較低，只能應(yīng)用在要求不高的金屬表面涂裝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種耐水、耐溶劑、耐鹽霧、透光性和透明度性能較高的丙烯酸/聚氨酯透明陰極電泳涂料。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種丙烯酸/聚氨酯透明陰極電泳涂料，其特征在于它由以下重量份的原料組成陽離子型丙烯酸聚合物52-85封閉異氰酸酯交聯(lián)劑14.5-23.5非離子型或/和陽離子型表面活性劑4.6-8催化劑0.6-1.1鏈轉(zhuǎn)移劑0.5-0.8
去離子水26-51。
上述陽離子型丙烯酸聚合物由以下重量份的原料組成甲基丙烯酸異丁酯35-55甲基丙烯酸甲酯23-43甲基甲基丙烯酸羥丙酯15-26二甲基氨基丙酯甲基丙烯酰胺13.5-23甲基丙烯酸異辛酯13-28引發(fā)劑0.5-1.2異丙醇35-89。
本發(fā)明丙烯酸/聚氨酯透明陰極電泳涂料，所述的封閉異氰酸酯交聯(lián)劑通常為脂環(huán)族或和/脂肪族。
本發(fā)明丙烯酸/聚氨酯透明陰極電泳涂料，所述的非離子型或/和陽離子型表面活性劑表面活性劑為精乳酸。
本發(fā)明丙烯酸/聚氨酯透明陰極電泳涂料，所述的催化劑為鉍類催化劑。
本發(fā)明丙烯酸/聚氨酯透明陰極電泳涂料，所述的鏈轉(zhuǎn)移劑為硫醇。
本發(fā)明丙烯酸/聚氨酯透明陰極電泳涂料，所述的引發(fā)劑為偶氮二異丁晴。
其基本原理是以陽離子丙烯酸聚合物/表面活性劑乳化和分散其他組份于水相中，形成穩(wěn)定的陽離子型膠體/乳液分散體。涂裝應(yīng)用時，在直流電場作用下，帶有正電荷的涂料組成物向陰極(工件)移動，并在陰極上沉積，工作液中的陰離子(通常為羧酸根離子)向陽極運動，通過陽極裝置排出，保持工作液的PH、電導(dǎo)率等參數(shù)穩(wěn)定。
本發(fā)明一種丙烯酸/聚氨酯透明陰極電泳涂料的制備方法，其特征在于在反應(yīng)釜中投入異丙醇，升溫至105°±5°度，滴加甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基甲基丙烯酸羥丙酯、二甲基氨基丙酯甲基丙烯酰胺和甲基丙烯酸異辛酯的混合單體，滴加時間為6小時±2小時，滴加完畢保溫2小時±0.5小時，1小時±0.5小時補加異丙醇、引發(fā)劑偶氮二異丁晴和硫醇作鏈轉(zhuǎn)移劑，滴加完畢保溫1.5個小時后冷卻至45±5°度，投入封閉的異氰酸酯攪拌混合1小時±0.5小時，加入精乳酸、催化劑和去離子水混合1小時后即得丙烯酸/聚氨酯透明陰極電泳涂料，反應(yīng)中用氮氣作保護，產(chǎn)物分子量控制在4000-6000。
所述的甲基丙烯酸異丁酯單體、甲基丙烯酸甲酯單體、甲基甲基丙烯酸羥丙酯單體、二甲基氨基丙酯甲基丙烯酰胺單體和甲基丙烯酸異辛酯單體分別置于不同的槽內(nèi)，先滴加至靜態(tài)混合器內(nèi)混合，再滴加至反應(yīng)釜中。
本發(fā)明陽離子丙烯酸聚合物的制備是從涂料的ED特性、工作液穩(wěn)定性和涂層流平、固化和理化性能各方面綜合考慮，平衡各種因素之間的矛盾，設(shè)計出涂層性能和施工性能均優(yōu)良的產(chǎn)品，做到有效控制聚合物分子量及其分布；通過設(shè)計合理的羥基含量，通過分子結(jié)構(gòu)設(shè)計提供羥基良好的反應(yīng)活性(解決空間位阻問題)，以控制聚合物的透明性；引入對附著力有明顯貢獻的基團或結(jié)構(gòu)，保證在光滑基材上的附著特性；適合的結(jié)構(gòu)設(shè)計，保持乳液的穩(wěn)定性和共沉積均勻性；結(jié)構(gòu)設(shè)計確保優(yōu)良的UV穩(wěn)定性。符合水性涂料的環(huán)保要求。
本發(fā)明陽離子丙烯酸聚合物的制備以及與封閉異氰酸酯的配合，具有以下特點(1)、聚合反應(yīng)過程中，補加了硫醇作鏈轉(zhuǎn)移劑，使其分子鏈達到設(shè)計的要求。
(2)、在生產(chǎn)工藝上考慮到官能單體不同的反應(yīng)活性竟聚率，設(shè)計了與往常不同的滴加方式，使聚合反應(yīng)更加充分。此生產(chǎn)工藝可解決常規(guī)操作工藝中，混合單體長時間置于同一個槽內(nèi)滴加所引起的混合單體在槽內(nèi)自聚的過程，因此從生產(chǎn)角度上提高了操作安全性、經(jīng)濟性。同時聚合物也可達到設(shè)計中最完美的要求。
(3)、采用高中低不同沸點的溶劑使其聚合反應(yīng)更加穩(wěn)定均一。
(4)、采用了含胺基的丙烯酸單體與其他共聚單體反應(yīng)，采用偶氮類的引發(fā)劑，反應(yīng)溫度100℃左右，用高純度氮氣作保護，分子量控制在4000-6000左右，其優(yōu)點是聚合物顏色清澈、透明。保證漆膜表面的透光性和透明性。
(5)、在分子結(jié)構(gòu)設(shè)計上為提供羥基良好的反應(yīng)活性，甲基丙烯酸羥丁酯、甲基丙烯酸乙酯/己內(nèi)酯的加成物(1mole/2mole)混合使用，同時通過調(diào)整鏈段長度的柔韌性，有效提高側(cè)鏈羥基與NCO基團有效反應(yīng)程度，提高涂層的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)完整性，解決空間位阻問題，從而改進柔韌性能，提高耐水、耐溶劑、耐鹽霧性能。
(6)、聚合物中引入了合適的酰胺鍵，如二甲基氨基丙酯甲基丙烯酰胺，提高樹脂本身的附著力。調(diào)整丙烯酸樹脂的Tg，確保充分的聚合物鏈段運動與基材的表面充分的接著。在配漆過程中加入適當(dāng)?shù)母街υ鲞M助劑從而提高了漆膜與工作表面的附著性。
(7)、固化劑方面，采用非離子型、親水性低的交聯(lián)劑與丙稀酸樹脂共混，與丙稀酸樹脂均勻乳化分散，在電泳過程中可被帶電荷離子樹脂攜帶均勻沉積與被涂物表面，第一可使工作槽內(nèi)固化劑的均衡，第二可使漆膜有足夠的固化劑參與固化反應(yīng)，使漆膜性能更加優(yōu)越，提高了耐溶性、耐候性等。經(jīng)合理的優(yōu)化使其達到一定的范圍，MEQ值過低容易引起水分散不好，粒徑過大乳液不穩(wěn)定，沉積漆膜粗糙，過高的水溶性會引起交聯(lián)劑與丙稀酸樹脂分離影響乳液的穩(wěn)定性，沉積不均勻，返溶性大，耐水性差，在丙稀酸樹脂中，恰當(dāng)?shù)陌坊糠植己椭泻统潭燃氨∷針渲铣芍惺杷耘c親水/極性單體設(shè)計至一定的比例，后添加表面活性助劑，使其均勻分散、溶解、乳化與稀釋劑(水)中，達到槽液的穩(wěn)定性，在電泳加工過程中，解決了其他品牌電泳涂料返溶過高引起返工使工作效率大為提高，也為本產(chǎn)品工作液的穩(wěn)定減少了使用單位的日常維護費用。
(8)、在丙稀酸樹脂合成中采用甲基系列單體及少量的含氟單體，控制了苯乙烯的用量，減少丙稀酸樹脂中的游離單體量，采用封閉異氰酸酯交聯(lián)劑交聯(lián)劑，從而提高耐樹脂的穩(wěn)定性使其耐候性方面功效卓越。
(9)、從生產(chǎn)工藝中利用后續(xù)補加引發(fā)劑，及抽真空的方法有效去除聚合物中的游離單體，解決單體聚合物中的異味，使其在使用過程中減少廢氣和異味的排放。
(10)、采用催化劑絕不含重金屬，如Bi(鉍)類催化劑使涂料更符合環(huán)保要求。
(11)、常采用酮肟類的封閉劑，揮發(fā)所影響到涂料的有效利用率及環(huán)境的污染，本發(fā)明改用吡唑類封閉劑，使用其固化溫度下降10～20℃(節(jié)能)，封閉劑不揮發(fā)到大氣中，有效的減少了環(huán)境污染，同時提高了涂料的有效使用率，及增強了該項目產(chǎn)品的致密性和柔韌性。
(12)、從溶劑方面考慮到環(huán)保要求，不采用苯類、乙二醇醚類的溶劑、而用無毒性或毒性比較低的溶劑，如丙二醇丁醚、丙二醇苯醚等，同時在配方中把溶劑含量減少到最低量，同類產(chǎn)品溶劑含量一般在4％-5％，本發(fā)明丙烯酸聚氨酯透明陰極電泳涂料的溶劑控制在3％以內(nèi)，從而可大大減少溶劑的揮發(fā)。
本發(fā)明采用獨特的加工技術(shù)，具有如下優(yōu)點(1)、陽離子丙烯酸樹脂聚合技術(shù)，通過溶劑、鏈轉(zhuǎn)移劑、單體加料及引發(fā)劑加料方式，有效控制了分子量、分子量分布和序列分布。
(2)、通過調(diào)整鏈段長度的柔軟性，有效提高側(cè)鏈羥基與-NCO基的有效反應(yīng)程度，提高了涂層的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)完整性，從而提高了涂層性能。
(3)、在樹脂結(jié)構(gòu)中引入酰胺結(jié)構(gòu)，提高了對基材的附著力。
(4)、采用烷基咪唑啉結(jié)構(gòu)助劑，提高了工作液穩(wěn)定性以及對基材的潤濕能力。
(5)、放棄常規(guī)的酮肟類封閉的脂肪/環(huán)族異氰酸酯交聯(lián)劑，采用新型的封閉技術(shù)，降低了熱失重、烘烤溫度，同時提高了涂層的抗沖擊性能。
(6)、不含重金屬Sn，涂層環(huán)保性極好。
(7)、項目產(chǎn)品具有優(yōu)異的透立性、光亮飽滿性、抗腐耐磨性和耐黃性，產(chǎn)品性能達到或超過國外同類產(chǎn)品的先進水平。


圖1為本發(fā)明的生產(chǎn)工藝流程圖。
圖2為本發(fā)明單體混合圖。其中“?！狈枮橛嬃勘?b>具體實施方式
實施例1參見圖1、2，在用導(dǎo)熱油加熱的反應(yīng)釜中投入異丙醇38份升溫至105度，后以勻速滴加混合單體53，滴加時間為6個小時。滴加完畢保溫2個小時，一小時勻速補加異丙醇和引發(fā)劑12份，滴加完畢保溫1.5個小時后冷卻至45度，投入封閉的異氰酸酯27份攪拌混合1個小時，加入精乳酸3.5份，(鉍)類催化劑1.2份，去離子水43份混合一個小時即得AC2008新型丙烯酸/聚氨酯透明陰極電泳涂料。
權(quán)利要求
1.一種丙烯酸/聚氨酯透明陰極電泳涂料，其特征在于它由以下重量份的原料組成陽離子型丙烯酸聚合物52-85封閉異氰酸酯交聯(lián)劑14.5-23.5非離子型或/和陽離子型表面活性劑4.6-8催化劑0.6-1.1鏈轉(zhuǎn)移劑0.5-0.8去離子水26-51。上述陽離子型丙烯酸聚合物由以下重量份的原料組成甲基丙烯酸異丁酯35-55甲基丙烯酸甲酯23-43甲基甲基丙烯酸羥丙酯15-26二甲基氨基丙酯甲基丙烯酰胺13.5-23甲基丙烯酸異辛酯13-28偶氮二異丁晴0.5-1.2異丙醇35-89。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種丙烯酸/聚氨酯透明陰極電泳涂料，其特征在于所述的封閉異氰酸酯交聯(lián)劑通常為脂環(huán)族或和/脂肪族。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種丙烯酸/聚氨酯透明陰極電泳涂料，其特征在于所述的非離子型或/和陽離子型表面活性劑表面活性劑為精乳酸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種丙烯酸/聚氨酯透明陰極電泳涂料，其特征在于所述的催化劑為鉍類催化劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種丙烯酸/聚氨酯透明陰極電泳涂料，其特征在于所述的鏈轉(zhuǎn)移劑為硫醇。
6.如權(quán)利要求1所述的一種丙烯酸/聚氨酯透明陰極電泳涂料的制備方法，其特征在于在反應(yīng)釜中投入異丙醇，升溫至105°±5°度，滴加甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基甲基丙烯酸羥丙酯、二甲基氨基丙酯甲基丙烯酰胺和甲基丙烯酸異辛酯的混合單體，滴加時間為6小時±2小時，滴加完畢保溫2小時±0.5小時，1小時±0.5小時補加異丙醇引發(fā)劑偶氮二異丁晴和硫醇作鏈轉(zhuǎn)移劑，滴加完畢保溫1.5個小時后冷卻至45±5°度，投入封閉的異氰酸酯攪拌混合1小時±0.5小時，加入精乳酸、催化劑和去離子水混合1小時后即得丙烯酸/聚氨酯透明陰極電泳涂料，反應(yīng)中用氮氣作保護，產(chǎn)物分子量控制在4000-6000。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種丙烯酸/聚氨酯透明陰極電泳涂料的制備方法，其特征在于所述的甲基丙烯酸異丁酯單體、甲基丙烯酸甲酯單體、甲基甲基丙烯酸羥丙酯單體、二甲基氨基丙酯甲基丙烯酰胺單體和甲基丙烯酸異辛酯單體分別置于不同的槽內(nèi)，先滴加至靜態(tài)混合器內(nèi)混合，再滴加至反應(yīng)釜中。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的一種丙烯酸/聚氨酯透明陰極電泳涂料的制備方法，其特征在于所述的封閉異氰酸酯交聯(lián)劑通常為脂環(huán)族或和/脂肪族。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的一種丙烯酸/聚氨酯透明陰極電泳涂料的制備方法，其特征在于所述的非離子型或/和陽離子型表面活性劑表面活性劑為精乳酸。
10.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的一種丙烯酸/聚氨酯透明陰極電泳涂料的制備方法，其特征在于所述的催化劑為鉍類催化劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種丙烯酸/聚氨酯透明陰極電泳涂料，屬金屬表面裝飾性用涂料。它由以下重量份的原料組成陽離子型丙烯酸聚合物52－85、封閉異氰酸酯交聯(lián)劑14.5－23.5、非離子型或/和陽離子型表面活性劑4.6－8、催化劑0.6－1.1、鏈轉(zhuǎn)移劑0.5－0.8、去離子水26－51。上述陽離子型丙烯酸聚合物由以下重量份的原料組成甲基丙烯酸異丁酯35－55、甲基丙烯酸甲酯23－43、甲基甲基丙烯酸羥丙酯15－26、二甲基氨基丙酯甲基丙烯酰胺13.5－23、甲基丙烯酸異辛酯13－28、偶氮二異丁腈0.5－1.2、異丙醇35－89。本發(fā)明涂料耐水、耐溶劑、耐鹽霧、透光性和透明度性能較高。
文檔編號C09D5/44GK1807528SQ20061003821
公開日2006年7月26日 申請日期2006年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月10日
發(fā)明者馮國賢 申請人:馮國賢