一种聚氨酯丙烯酸酯阴极电泳涂料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种聚氨酯丙烯酸酯阴极电泳涂料及其制备方法和应用，该涂料按照质量百分含量由胺类化合物8％～17％、多异氰酸酯10％～40％、聚酯多元醇类化合物7％～36％、催化剂0.1％～0.6％、端羟基乙烯基类化合物9.5％～38％、有机酸2％～7％、光引发剂2％～6％和流平剂0.01％～1％组成。本发明专利技术的方法制备工艺简单，聚氨酯丙烯酸酯树脂还具有良好的乳化性能，用该树脂制备成阴极电泳乳液涂料后具有施工方便特点，该电泳涂料电泳后漆膜含水量低，漆膜不溶于水、不流挂、不垂滴且无汽提现象。本发明专利技术的电泳涂装涂膜十分均匀，附着力高，漆膜丰满，流平性好，耐化学性好，装饰性和防腐性得到了提升。

Polyurethane acrylate cathodic electrophoretic coating, preparation method and application thereof

The invention discloses a polyurethane acrylate cathodic electrophoretic coating and preparation method and application thereof, in accordance with the coating content from 8% to 17%, amine compounds 10% ~ 40%, isocyanate polyester polyols compound 7% ~ 36%, 0.1% ~ 0.6%, the catalyst hydroxyl terminated ethylene vinyl compounds 9.5% ~ 38%, 2% organic acids 7%, photo initiator 2% ~ 6% and 0.01% ~ 1% leveling agent. The method of the invention has the advantages of simple preparation process, polyurethane acrylate resin has good emulsifying properties, has the characteristics of convenient construction with the resin prepared by cathodic electrophoretic emulsion coating, the electrophoretic coating after electrophoresis paint film has low water content, insoluble in water and flow, not trickle down without stripping phenomenon. The electrophoretic coating of the invention has the advantages of uniform coating, high adhesive force, full paint film, good leveling property, good chemical resistance, improved decoration and corrosion resistance.

【技术实现步骤摘要】
一种聚氨酯丙烯酸酯阴极电泳涂料及其制备方法和应用
本专利技术属于化工涂料
，尤其涉及一种聚氨酯丙烯酸酯阴极电泳涂料及其制备方法和应用。
技术介绍
电泳涂料是环保型的水性涂料。它以水作为溶剂，避免有机溶剂的挥发对环境造成危害；且涂布均匀不受被涂物形状的影响而得到了广泛地应用。但是，阳极电泳涂料在涂装过程中由于阳极易氧化从而影响漆膜的外观及耐腐蚀性。阴极电泳涂料的成功研发克服了阳极电泳涂料阳极易氧化的缺点。紫外光(UV)固化通过紫外光引发具有化学活性的液态材料快速聚合交联，从而瞬间固化成固态材料。由于光固化技术具有快速固化、生产效率高、环保、节能、经济等优点，将紫外光固化技术应用到水性涂料，避免了传统的紫外光固化涂料使用对人体有刺激作用的活性稀释剂的弊端。将紫外光固化技术与电泳涂装相结合，固化温度低(普通阴极电泳涂料需要180℃的高温烘烤，UV固化则不需要高温烘烤)，适用于热敏性基材；固化速率快，提高了生产效率；低VOC，低能耗，避免了溶剂挥发造成的污染，涂料利用率高，涂膜均匀、不受被涂物形状影响、装饰效果好等特点。中国专利CN100487014专利技术了一种聚氨酯丙烯酸酯树脂的制备方法包括，在催化剂、溶剂和阻聚剂存在下，将异氰酸酯三聚体与羟基丙烯酸酯接触，其中，所述的异氰酸酯三聚体选自异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)三聚体、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)三聚体、六氢甲苯二异氰酸酯(HTDI)三聚体中的一种或几种。用该方法制备得到的聚氨酯丙烯酸酯树脂所形成的漆膜的硬度高，耐磨好。但是，该专利使用了大量有机溶剂，造成了VOC偏高；中国专利CN1781959专利技术了一种基于羟基官能化酯的反应性稀释剂的聚酯-聚丙烯酸酯分散体。这些分散体的制备均是以两种树脂的物理混合以及进一步的胺中和反应而实现的水分散的；美国专利US6576717B1采用丙烯酸酯单体接枝含磺酸钠基团不饱和聚酯树脂实现聚酯丙烯酸酯杂化水分散体的制备，这种方法虽然避免了胺的使用，减少了对环境的污染，但是丙烯酸酯单体接枝不饱和聚酯树脂是一个复杂的过程，仍然存在着两相分离的问题，导致最终杂化水分散体的稳定性欠佳。中国专利CN101906192B公开了一种水性聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液的制备方法。该专利技术在无金属催化剂和有机溶剂存在下，聚合物二元醇、二异氰酸酯、亲水性扩链剂合成水性聚氨酯预聚体，然后用乙烯基化合物对预聚体进行封端，随后中和、滴加水进行自乳化，然后扩链，得到水性聚氨酯分散体，在无外加乳化剂存在下，往分散体中滴加溶有引发剂的丙烯酸酯类单体进行聚合，制得水性聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液，但是该专利技术较本专利技术步骤繁琐；美国专利US12934440采用端羧基聚醚和多异氰酸酯通过反应引入亲水基团，再加入稀释剂和去离子水制备水性树脂乳液，此方法制备的电泳树脂乳液稳定性较差，易水解。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种聚氨酯丙烯酸酯阴极电泳涂料及其制备方法和应用，旨在解决现有的电泳树脂乳液稳定性较差，易水解，涂料烘烤温度高,限制了其在装饰性电镀层、铝铸件等不耐高温烘烤的问题。这种可UV固化的阴极电泳树脂可制成UV固化的阴极电泳涂料，用于塑料电镀、真空镀，各种非金属电镀层表面，锌铝铸件，铝、不锈钢及镀镍层表面的装饰性涂料，具体的应用领域主要有小五金零件、塑料电镀饰品、照相机、手机、平板电脑等紧密产品，照明灯具等。本专利技术所述聚氨酯丙烯酸酯阴极电泳涂料按照质量百分含量由胺类化合8％～17％、多异氰酸酯10％～40％、聚酯多元醇类化合物7％～36％、催化剂0.3％～0.6％、端羟基乙烯基类化合物9.5％～38％、有机酸2％～7％、光引发剂2％～6％和流平剂0.01％～1％组成。所述多异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、四甲基苯二甲基二异氰酸酯(TMXDI)、3-异丙基-二甲基苄基异氰酸酯(TMI)等中的一种或几种；多异氰酸酯所述胺类化合物为乙二胺、异氟尔酮二胺、N-甲基二乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺、二乙醇胺、单乙醇胺、三乙胺等中的一种或几种；所述聚酯多元醇类化合物为聚己内酯二元醇，聚己内酯三元醇，聚碳酸酯二元醇，聚碳酸酯三元醇，聚己二酸丁二醇酯二醇、聚乙二酸丙二醇酯二元醇中的一种或多种；所述聚酯多元醇类化合物的平均分子量为200～5000。进一步，所述端羟基乙烯基类化合物为丙烯酸羟乙酯，甲基丙烯酸-β-羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丙酯、、乙基丙烯酸羟乙酯、羟乙基甲基丙烯酸磷酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯及衍生物等。；所述催化剂为三苯基膦、苄基二胺、有机铋、二月桂酸二丁基锡等中的一种或几种。本专利技术的另一目的在于提供一种所述可UV固化的聚氨酯丙烯酸酯阴极电泳树脂的制备方法，所述可UV固化的聚氨酯丙烯酸酯阴极电泳树脂的制备方法包括以下步骤：步骤一，加入多异氰酸酯、聚酯多元醇类化合物和催化剂到反应装置中，混合均匀，升温到90℃～100℃混合反应，恒温继续反应3h～4h，生成中间产物；步骤二，中间产物进一步和胺类化合物反应扩链：在60℃～90℃条件下，将计算量胺类化合物在1h内滴加到含有步骤一的产物的装置中，滴加完毕后恒温继续反应2h～4h；步骤三，紫外光固化树脂的制备：在70℃～80℃条件下，将所述比例的端羟基乙烯基类化合物加入反应3h-6h，将有机酸和光引发剂滴加到步骤二所述的反应装置中，待滴加完毕后搅拌20min～30min，采用减压蒸馏除去多余的胺类和有机溶剂，即得到一种紫外光固化水性聚氨酯丙烯酸酯树脂。进一步，所述有机溶剂为所述有机溶剂为乙酸乙酯、乙酸丁酯、丁酮、丙二醇甲醚、丙二醇丁醚、乙二醇丁醚、丙酮中的一种或几种，且合成时有机溶剂的用量为原料总质量的10％-30％。所述有机酸为甲酸、乙酸、乳酸、草酸等中的一种或几种，且有机酸的用量为原料总质量的2％-7％。本专利技术的另一目的在于提供一种利用所述的聚氨酯丙烯酸酯阴极电泳树脂制备的乳液，所述乳液的制备方法包括：将制备得到的可UV固化的聚氨酯丙烯酸酯阴极电泳树脂，滴加有机酸和去离子水，搅拌分散，得到一种外观呈乳白色的乳液。本专利技术的另一目的在于提供一种利用所述乳液制备的涂膜，所述涂膜的制备方法包括：将乳液加水调节到固体分为10～20％，将具有导电性的被涂覆物件作为阴极，采用铅板等作为阳极，采用20～70V电压，经过0.5～5min电泳，即可得到膜厚为5～30μm的涂膜，先经5～10min晾干，再经过5-30min约80℃左右温度的烘烤流平后，放入紫外光固化设备中固化0.2～5min即可得到涂膜。本专利技术提供的聚氨酯丙烯酸酯阴极电泳涂料及其制备方法和应用，采用多异氰酸酯和聚酯多元醇化合物反应扩链生成中间体之后，再和多元胺反应进一步扩链，最后引入端羟基乙烯基类化合物得到可光固化的胺基聚氨酯丙烯酸酯预聚物，加入有机酸中和，搅拌均匀，加水分散最后除去多余溶剂的技术路线专利技术了一种紫外光固化水性阴极电泳涂料及其制备方法，方法制备工艺简单，由于聚氨酯丙烯酸酯树脂经聚酯化合物扩链再和多元胺进一步扩链反应，因此具有施工方便，附着力高，百格测试0或1级，漆膜丰满，耐化学性好(实施例耐10％Wt盐酸和氢氧化钠溶液均达到48h以上)的特点，此外该对液体聚氨酯丙烯酸酯树脂还具有良好的乳化性能。采用本专利技术制备的电泳乳液电泳后漆膜含水量低，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚氨酯丙烯酸酯阴极电泳涂料，其特征在于，所述聚氨酯丙烯酸酯阴极电泳涂料按照质量百分含量由胺类化合物8％～17％、多异氰酸酯10％～40％、聚酯多元醇类化合物7％～36％、催化剂0.1％～0.6％、端羟基乙烯基类化合物9.5％～38％、有机酸2％～7％、光引发剂2％～6％和流平剂0.01％～1％组成。

【技术特征摘要】
1.一种聚氨酯丙烯酸酯阴极电泳涂料，其特征在于，所述聚氨酯丙烯酸酯阴极电泳涂料按照质量百分含量由胺类化合物8％～17％、多异氰酸酯10％～40％、聚酯多元醇类化合物7％～36％、催化剂0.1％～0.6％、端羟基乙烯基类化合物9.5％～38％、有机酸2％～7％、光引发剂2％～6％和流平剂0.01％～1％组成。2.如特权利要求1所述的聚氨酯丙烯酸酯阴极电泳涂料，其特征在于，所述多异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、四甲基苯二甲基二异氰酸酯(TMXDI)、3-异丙基-二甲基苄基异氰酸酯中的任意一种或几种；所述胺类化合物为乙二胺、异氟尔酮二胺、N-甲基二乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺、二乙醇胺、单乙醇胺、三乙胺中的任意一种或几种；所述聚酯多元醇类化合物为聚己内酯二元醇，聚己内酯三元醇，聚碳酸酯二元醇，聚碳酸酯三元醇，聚己二酸丁二醇酯二醇、聚乙二酸丙二醇酯二元醇中的任意一种或多种；所述聚酯多元醇类化合物的平均分子量为200～5000。3.如权利要求1所述的聚氨酯丙烯酸酯阴极电泳涂料，其特征在于，所述端羟基乙烯基类化合物为丙烯酸羟乙酯，甲基丙烯酸-β-羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丙酯、乙基丙烯酸羟乙酯、羟乙基甲基丙烯酸磷酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯及其衍生物中的任意一种；所述催化剂为三苯基膦、苄基二胺、有机铋、二月桂酸二丁基锡中的任意一种或几种。4.如权利要求1所述的聚氨酯丙烯酸酯阴极电泳树脂的制备方法，其特征在于，所述的聚氨酯丙烯酸酯阴极电泳树脂的制备方法包括以下步骤：步骤一，加入多异氰酸酯、聚酯多元醇类化合物和催化剂到反应装置中，混合均匀，升温到90℃～10...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢辉，杜硕，彭朝晖，刘娅莉，
申请(专利权)人：东莞市霖辉金属表面处理材料有限公司，湖南省霖辉高新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44