丙烯酸酯环氧底、面合一阴极电泳涂料的合成及其性能
2021-07-05 10:51 浏览:204
阴极电泳涂料常以双酚A 型环氧树脂为主体，具有很高的附着力和优异的防腐蚀性能，常用于底涂和防腐蚀面涂，但其耐候性能不够好。丙烯酸酯型树脂具有优异的耐候性和良好的保色、保光性，且来源丰富，应用较广。当前，现有的底、面合一阴极电泳涂料的合成技术是先将环氧乳液( 或树脂) 和丙烯酸酯乳液( 或树脂) 合成，再进行冷拼复配，存在如下问题:( 1) 容易出现乳液分层; ( 2) 丙烯酸酯树脂出现水解，导致乳液黏度增大，出现胶化现象; ( 3) 环氧和丙烯酸酯的电泳配比不妥。目前，将丙烯酸单体和环氧树脂一起进行聚合使用的均是小分子量的丙烯酸单体，在环氧树脂中的结构含量有限，耐候性提高不明显。为此，本工作在合成阳离子丙烯酸酯树脂及阳离子环氧树脂的基础上，将两者进行接枝反应，制成了无乳液分层和丙烯酸酯树脂水解胶化问题的阴极电泳涂料，通过一次性涂装，使涂层既具备底漆的耐腐蚀性能，又具备面漆一定的抗老化和良好的外观性能，满足了优化涂装工艺、节约成本的需求，可广泛应用于汽车底盘、零部件、灯饰、五金等产品。
1 试验
1．1 合成工艺
1．1．1 合成料的制备
( 1) 丙烯酸酯树脂在装有搅拌器、温度计、恒压滴液漏斗和回流冷凝管的四口烧瓶中加入150 ～ 180 份丙二醇甲醚和2 ～ 5 份偶氮二异丁腈，以80 r /min 搅拌并加热到75～85 ℃; 滴加60 ～ 80 份苯乙烯，70 ～ 110 份甲基丙烯酸-2 -乙基酯和甲基丙烯酸羟丙酯混合物，40～ 60 份甲基丙烯酸缩水甘油酯( GMA) ; 滴加时间为2 h，保温1 h; 补加0．5～1．0 份偶氮二异丁腈，继续保温2 h; 降温过滤，制成具有环氧官能团的丙烯酸酯树脂，具体反应式如下:
( 2) 阳离子环氧树脂在装有搅拌器、温度计、恒压滴液漏斗和回流冷凝管的四口烧瓶中加入130 ～ 150份E44 环氧树脂、30 ～ 40 份十二烷基苯酚、30 ～ 40 份丙二醇甲醚、0．3～0．5 份N，N－二甲基乙醇胺和30 ～ 40 份双酚A( 工业品) ，80 r /min 搅拌下加热至150～180 ℃，保温2 h; 加入30～ 40 份乙二醇乙醚扩链，制成中分子量的环氧树脂; 加入20～25 份二乙醇胺，使环氧官能团开环率为65%，得到阳离子环氧树脂，反应式如下:
( 3) 丙烯酸酯-环氧树脂取摩尔比为1 ∶ 1 的丙烯酸酯树脂和阳离子环氧树脂，机械搅拌下加热至100℃以上; 加入与丙烯酸酯树脂相同摩尔数的多胺，进行接枝反应，得到一端带丙烯酸酯结构、另一端是环氧结构的丙烯酸-环氧树脂，反应式如下:
( 4) 全封闭异氰酸酯固化剂取50～60 份甲苯二异氰酸酯， 20～30 份甲乙酮，0．1 份催化剂， 80 r /min 搅拌下加热，升温至70 ～ 80 ℃; 滴加50 ～ 60 份二乙二醇乙醚，1 h滴加完毕，保温2 h，制成全封闭异氰酸酯固化剂。
( 5) 乳液取150～300 份丙烯酸树脂-环氧树脂和75～140 份全封闭异氰酸酯固化剂，加入7 ～ 8 份聚丙二醇醚2000， 40～50 份醋酸中和剂，300～350 份水和3～4 份助剂( PPH，流平助剂等) ，搅拌均匀，高速分散制得乳液。
( 6) 色浆取250 ～ 300 份阳离子环氧树脂，加入40～50 份PM，大小防白水溶剂，50 ～ 60 份醋酸中和剂，150～180 份高岭土，50 ～ 55 份炭黑，10 ～ 15 份催干剂，7～9份乳液和400 ～ 500 份水; 高速分散，用砂磨机研
磨，制得黑色浆。
1．1．2 底、面合一阴极电泳涂料的制备
按乳液∶ 色浆∶ 水= 5 ∶ 1 ∶ 6 质量比配制底、面合一的阴极电泳涂料，熟化48 h，得到终产品。
1．1．3 涂层的制备
表1 是一次涂层的技术参数。
1．2 分析检测
( 1) 槽液参数及涂层性能按JBT 10242－2013 检测。电泳涂装装置由电泳槽、整流器、干燥箱等组成，电泳槽材料为PVC 塑料，内壁尺寸为120 mm×200 mm×350 mm; 极板材料为耐酸不锈钢，尺寸为被涂覆阴极面积的1/4～1/2; 整流器参数为0～450 V，0 ～20 A 可调。
( 2) 耐户外老化性采用Ci5000 型氙灯老化试验机进行人工加速老化。电泳30，60，90，120 块试样，各选取2 块置于Ci5000 型氙灯老化试验机中，40 ℃下作人工加速老化; 耐候性测试要求无起泡、粉化、龟裂现象，当失光率为30%时为测试终点。