[发明专利]高电荷密度阴极电泳涂料的制备方法

说明书

[技术领域]

本发明涉及一种高电荷密度阴极电泳涂料的制备方法，具体的说是一种具备较高泳透力，能够满足结构复杂工件表面涂装的阴极电泳涂料的制备方法，其中阳离子树脂的两端和主链上均带有离子基团。

[背景技术]

自20世纪70年代以来，阴极电泳涂料由于自身的优越性，例如：其具有对集合形状复杂的工件各个部位涂装均匀的特点，在诸多行业得到了越来越多的应用，特别是汽车行业得到了广泛的应用。在汽车涂装中，要求电泳涂料对汽车内腔部位有高的涂覆能力，因为电泳涂装工艺虽然能在复杂的工件表面形成一层涂膜，由于电泳过程中容易产生屏蔽效应，使得被涂装工件内外表面的涂膜厚薄不均，尤其是内表面涂膜薄，从而影响整个工件的防腐性能。为了提高汽车整体的防护性能，特别是内腔的防护性能，就必须提高涂料的泳透力。泳透力是指在电泳涂装过程中使背离电极的被涂物表面电泳上涂料的能力。对于高防腐蚀要求的汽车车身，高泳透力的电泳涂料不仅能够使被涂装工件的凹深处、缝隙处和被屏蔽处获得膜厚均匀的涂装，还能在提高内表面膜厚的情况下，降低汽车外表面的膜厚，从而降低涂料的消耗，节约涂装成本。

[发明内容]

为了提高电泳涂料的泳透力，从而进一步加强电泳后工件的防腐能力，本发明提供了一种高电荷密度阴极电泳涂料的制备方法，具体的说是一种具备较高泳透力，能够满足结构复杂工件表面涂装的阴极电泳涂料的制备方法，其中阳离子树脂的两端和主链上均带有离子基团。

为了实现上述目的本发明提供一种高电荷密度阴极电泳涂料的制备方法，所述的方法由以下步骤组成：

步骤一、逐步聚合：在反应容器中依次加入环氧树脂、羧基封端阳离子聚氨酯树脂和扩链剂，将反应体系升温至120℃后加入催化剂，当催化剂加入完毕后升温至140～160℃，并在此温度下继续反应1～5h，当环氧当量达到理论值后，停止反应得到阳离子聚氨酯改性环氧树脂；

步骤二、开环反应：将阳离子聚氨酯改性环氧树脂和有机胺化合物加入到反应容器中，升温至100～130℃后反应1～4h。其中，阳离子聚氨酯改性环氧树脂的环氧基团和有机胺化合物的摩尔比为1:0.8～1:1.2，得到胺化后的阳离子聚氨酯改性环氧树脂；

步骤三、胺化后的阳离子聚氨酯改性环氧树脂与全封闭异氰酸酯交联剂进行共混，共混完全后加入有机酸进行中和；最后在水性介质中乳化分散得到高电荷密度阴极电泳涂料。

上述制备方法还具有如下优化方案：

制备上述阳离子聚氨酯改性环氧树脂所需各种原料的量由羧基封端阳离子聚氨酯树脂含量（羧基封端阳离子聚氨酯树脂占阳离子聚氨酯改性环氧树脂总固体质量的百分比）、环氧基团的物质的量（环氧树脂的物质的量*2）、扩链基团的物质的量（羧基封端阳离子聚氨酯树脂和扩链剂的物质的量*2）和阳离子聚氨酯改性环氧树脂的设计环氧当量来决定。其中，阳离子聚氨酯改性环氧树脂的环氧当量范围为：500～5000；羧基封端阳离子聚氨酯树脂的酸值范围为：20～300；羧基封端阳离子聚氨酯树脂含量范围为：5%～40%；所述催化剂为三苯基膦或N,N-二甲基苄胺中的一种，催化剂用量（催化剂质量占环氧树脂总质量的百分比）范围为：0.1%～1%；所述改性树脂总固体质量为环氧树脂、羧基封端阳离子聚氨酯树脂和扩链剂的总质量。

环氧树脂通常是指每个分子上含有两个1,2～环氧基团的脂肪族、脂环族、芳香族或杂环化合物，所述环氧树脂的环氧当量介于50～2000之间，特别合适的环氧树脂包括但不限于，双酚A型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、聚乙二醇二缩水甘油醚和聚丙二醇二缩水甘油醚中的任意一种或任意两种及两种以上的混合物。

扩链剂为聚羧酸、多元醇、多元巯醇、多元酚和具有两个或两个以上活性氢的胺，所述扩链剂的分子量介于50～3000之间，特别合适的扩链剂包括但不限于，二元羧酸、二元醇、二元巯醇和二元酚化合物中的任意一种或任意两种及两种以上的混合物。