一種具有高分散性和防腐性的陰極電泳色漿的制備

自陰極電泳涂料面世以來，因能在結(jié)構(gòu)復(fù)雜工件的內(nèi)腔形成完整的保護(hù)膜，涂料利用率達(dá)到95%以上，自動化程度高，低污染，環(huán)保等優(yōu)勢，同時具有涂膜平整光滑，耐水性和耐化學(xué)性好等優(yōu)點，特別是具有高防腐性能，所以深受汽車、機(jī)械、家電等行業(yè)歡迎。另外因其綠色環(huán)保的特點，在五金、燈具等小型深加工行業(yè)也開始受到認(rèn)可。但正因為電泳涂料的應(yīng)用廣泛，各種產(chǎn)成品的應(yīng)用場景不同，對其防腐性能也提出了挑戰(zhàn)。因各種領(lǐng)域生產(chǎn)線設(shè)計不同，循環(huán)系統(tǒng)不同，也對槽液穩(wěn)定性提出了更高的要求，因此需要對電泳涂料的防腐性能和色漿穩(wěn)定性進(jìn)行進(jìn)一步提高升。本文合成了一種新型的分散樹脂，提高了對顏料的潤濕分散性、貯存穩(wěn)定性和防腐性，具有一定的市場應(yīng)用前景。

1、試驗部分

1.1試驗原料

NPES-904H環(huán)氧樹脂、NPES-128環(huán)氧樹脂，昆山南亞；1，6-亞己基二異氰酸酯（HDI），拜耳材料科技；多亞甲基多苯基異氰酸酯（聚合MDI），萬華化學(xué)；二乙二醇丁醚（DB），江蘇怡達(dá)化學(xué)股份有限公司；二乙二醇胺（DEA），三乙醇胺（TEA），美國陶氏化學(xué)；乙二醇丁醚（EB），江蘇怡達(dá)化學(xué)股份有限公司；甲基異丁酮（MIBK），上海蒂凱姆實業(yè)有限公司；催化劑，麥克林試劑；封閉劑、乳化劑、阿拉丁試劑；去離子水，自制；炭黑，贏創(chuàng)特種化學(xué)；乳液，自制；高嶺土ASP200，BASF；豆油酸，南通金利油脂；聚丙二醇2000，中國石化；季戊四醇，帕斯托；三乙烯四胺，日本東曹。

2、色漿的制備

1.2.1交聯(lián)劑的制備

通N₂將1 mo1的MDI和適量MIBK投入三口燒瓶內(nèi)，開攪拌逐步升溫至55℃后滴加0.2 mo1的聚丙二醇2000，并將0.002 mo1二月桂酸二丁基錫溶于1.6 mo1乙二醇丁醚溶液中，在3h內(nèi)滴入反應(yīng)瓶內(nèi)，滴完升溫到90℃保溫2h。保溫結(jié)束后，測--NCO當(dāng)量＞42000時降溫出料，備用。

1.2.2封閉異氰酸酯A的制備

在三口燒瓶中通N₂，然后將1 mo1的豆油酸和2 mo1的乙二醇丁醚及適量的MIBK投入燒瓶中，開攪拌逐步升溫至50℃，開始滴加3 mo1的HDI，用時3h，溫度控制在（50±5）℃，滴完保溫30 min，測得--NCO當(dāng)量為340±10，然后滴加1 mo1的三乙醇胺，滴加3h，保溫0.5h，測--NCO當(dāng)量＞42000后降溫出料，備用。

1.2.3含噁唑烷酮化合季銨鹽結(jié)構(gòu)分散樹脂（改性分散樹脂A）的制備

將1 mo1的MDI升溫到45℃加入適量的MIBK，加入0.15%的二月桂酸二丁基錫，然后滴加2.2 mo1的封閉劑，滴加3h，滴加結(jié)束保溫30 min ，測NCO當(dāng)量＞42000，升溫到90℃，加入適量催化劑，攪拌后滴加2.1 mo1的環(huán)氧數(shù)脂NPES-128，滴加結(jié)束升溫至115℃保溫，當(dāng)EEW=920±10后加入二乙二醇丁醚和MIBK稀釋，降溫至60℃，用3h滴加0.5 mo1的二乙醇胺，滴加結(jié)束升溫至90℃保溫2h，保溫結(jié)束后，加入0.5 mo1的1.2.2制備的封閉異氰酸酯A，在80℃保溫3h，測環(huán)氧當(dāng)量＞43000，然后在80℃加入交聯(lián)劑攪拌1h，加入乳酸和水將固含量調(diào)至40%，攪拌30 min，降溫出料。

1.2.4普通分散樹脂B的制備

將1 mo1的NPES-904H加入二乙二醇丁醚和MIBK中，升溫到115℃，此時環(huán)氧樹脂全部溶解，狀態(tài)澄清透明，降溫至60℃，用時3h滴加1 mo1的二乙醇胺，滴加結(jié)束升溫至90℃保溫2h，保溫結(jié)束后，降溫至70℃加入交聯(lián)劑，攪拌0.5h后加入乳酸和水將固含量調(diào)至40%，攪拌30 min，降溫出料。

1.2.5色漿的制備

分別使用改性分散樹脂和普通分散樹脂配制成黑色漿，參考配方見表1。

制備工藝：將分散樹脂先放入研磨桶中，加入一定量的助劑，攪拌均勻，再逐漸加入去離子水，并且攪拌均勻，用分散機(jī)300 r/min低速分散，并逐步加入顏料，充分潤濕后，加入1.5-2.0倍質(zhì)量的鋯珠，然后在研磨機(jī)上進(jìn)行1000 r/min高速研磨，研磨至細(xì)度為1.5 um后過濾出料。

1.3普通乳液的制備

1.3.1 乳液酮亞胺的制備

在三口燒瓶中通N₂，然后將3 mo1的MIBK和1 mo1的三乙烯四胺投入燒瓶中，開始攪拌至逐步升溫，升溫至100℃左右開始出水，然后按照每升溫10℃保溫30 min，繼續(xù)緩慢升溫到180℃，出水達(dá)到計算值后保溫2h，檢測胺當(dāng)量合格后降溫出料備用。

1.3.2乳液交聯(lián)劑的制備

通N₂將4 mo1的HDI和適量MIBK投入三口燒瓶內(nèi)，開攪拌逐步升溫至90℃后分20次加入0.7 mo1的季戊四醇和1.2 mo1的二乙二醇丁醚，每次加完原料保溫20 min，此時會有放熱現(xiàn)象產(chǎn)生，需要控制溫度。當(dāng)三口燒瓶內(nèi)樹脂液變得透明，在90℃保溫1h測至NCO當(dāng)量。將0.006 mo1二月桂酸二丁基錫溶于4 mo1乙二醇丁醚溶液，用時3h滴入反應(yīng)瓶內(nèi)，滴完保溫2h。保溫結(jié)束--NCO當(dāng)量＞42000時降溫出料備用。

1.3.3乳液主體樹脂的制備

將1 mo1的NPES-904H加入二乙二醇丁醚和MIBK中，升溫到115℃溶解，降溫至60℃，用時3h滴加0.5 mo1的二乙醇胺，滴加結(jié)束升溫至90℃保溫2h，降溫至70℃加入適量乳液酮亞胺，升溫到115℃保溫1.5h，降溫至70℃加入乳液交聯(lián)劑，攪拌0.5h后出料備用

1.3.4環(huán)氧陰極電泳乳液的制備

將冰醋酸和水用高速分散機(jī)分散，然后逐步加入1.3.3制備的樹脂快速攪拌，得到分散均勻、固體含量為30%的乳液，然后升溫至60℃，真空負(fù)壓-0.092 MP a脫溶劑，得到固體含量為36%的乳液。

1.4分析測試

1.4.1細(xì)度

每15 min取少量色漿，按GB/T 1724-1989 用刮板細(xì)度計進(jìn)行測試，細(xì)度將至15 um 后停止研磨，過濾出料。

1.4.2固體含量

按GB/T 1725-2007 檢測固體含量

1.4.3研磨效率對比（顏基比1.5/1.0），研磨效率見表2。

1.4.4顏基比對穩(wěn)定性的影響

1）不同顏基比配方見表3。

2）不同顏基比的穩(wěn)定性對比見表4。

1.4.5槽液性能對比

1）黑色槽液制備：將1.3.4自制乳液與去離子水按質(zhì)量比為4:5混合均勻，然后分別加入制備的黑色漿A和B，在40℃水浴鍋中熟化24h，得到改性分散樹脂黑色槽液A和普通分散樹脂黑色槽液B。

2）槽液靜置，顏基比為1.5/1.0的上層固體含量對比見表5。

1.4.6耐鹽霧性能對比

按照涂裝的工藝要求，接通電源進(jìn)行電泳，陽極連接電極，陰極連接鋼板，斷電將樣板取出。然后用純水沖洗涂膜表面將浮漆沖掉，沖洗完的樣板先自然放置，將表面水控干，然后放到90℃烘箱中預(yù)烘干10 min。預(yù)烘干后將烘箱調(diào)至170℃，當(dāng)烘箱達(dá)到170℃開始記錄時間，保持30 min，然后將樣板拿出放置到干燥器皿中，自然冷卻至室溫，測涂膜厚度，調(diào)整電壓制成20-25 um涂膜的樣板。

不同分散樹脂耐鹽霧性能對比見表6。

1.5試驗結(jié)果

分散樹脂通過長鏈封閉異氰酸酯改性叔胺，在催化劑的作用下，對環(huán)氧鏈的端基開環(huán)反應(yīng)，獲得具有季銨鹽結(jié)構(gòu)的三長鏈異氰酸酯接枝改性環(huán)氧樹脂，長鏈烷基能對顏填料提供有效的潤濕和包裹性，提高了研磨效率，使在相同的樹脂量下能更好地分散且能包裹住更多的粉料，使涂料可以在停止循環(huán)攪拌時，顏填料沉降速度大大降低，對成本的降低有很大的作用，分散樹脂端基三長鏈異氰酸酯結(jié)構(gòu)本身的聚氨酯特性對提高耐化學(xué)品性有幫助，噁唑烷酮化因其五元雜環(huán)結(jié)構(gòu)提供了更佳的防腐性能。

1.6性能對比

通過將分散樹脂進(jìn)行改性，得到三長鏈異氰酸酯接枝改性分散樹脂，此結(jié)構(gòu)與原分散樹脂相比，能提高研磨效率，改善色漿貯存穩(wěn)定性，并提高了槽液的穩(wěn)定性，且擁有更高的耐鹽霧性。

2結(jié)語

使用封閉的長鏈異氰酸酯對環(huán)氧樹脂進(jìn)行改性，樹脂中含有不同極性體系的結(jié)構(gòu)，包括季銨鹽結(jié)構(gòu)、聚氨酯、酯鍵、醚鍵、羥基、苯環(huán)結(jié)構(gòu)及噁唑烷酮結(jié)構(gòu)，使得該分散樹脂能對顏料更加適應(yīng)，能有效地對多種顏填料體系進(jìn)行迅速鍵和。該分散樹脂可縮短顏料分散時間，提高貯存穩(wěn)定性和耐鹽霧性，間接地優(yōu)化了成本。