一种具有高分散性和防腐性的阴极电泳色浆的制备

自阴极电泳涂料面世以来，因能在结构复杂工件的内腔形成完整的保护膜，涂料利用率达到95%以上，自动化程度高，低污染，环保等优势，同时具有涂膜平整光滑，耐水性和耐化学性好等优点，特别是具有高防腐性能，所以深受汽车、机械、家电等行业欢迎。另外因其绿色环保的特点，在五金、灯具等小型深加工行业也开始受到认可。但正因为电泳涂料的应用广泛，各种产成品的应用场景不同，对其防腐性能也提出了挑战。因各种领域生产线设计不同，循环系统不同，也对槽液稳定性提出了更高的要求，因此需要对电泳涂料的防腐性能和色浆稳定性进行进一步提高升。本文合成了一种新型的分散树脂，提高了对颜料的润湿分散性、贮存稳定性和防腐性，具有一定的市场应用前景。

1、试验部分

1.1试验原料

NPES-904H环氧树脂、NPES-128环氧树脂，昆山南亚；1，6-亚己基二异氰酸酯（HDI），拜耳材料科技；多亚甲基多苯基异氰酸酯（聚合MDI），万华化学；二乙二醇丁醚（DB），江苏怡达化学股份有限公司；二乙二醇胺（DEA），三乙醇胺（TEA），美国陶氏化学；乙二醇丁醚（EB），江苏怡达化学股份有限公司；甲基异丁酮（MIBK），上海蒂凯姆实业有限公司；催化剂，麦克林试剂；封闭剂、乳化剂、阿拉丁试剂；去离子水，自制；炭黑，赢创特种化学；乳液，自制；高岭土ASP200，BASF；豆油酸，南通金利油脂；聚丙二醇2000，中国石化；季戊四醇，帕斯托；三乙烯四胺，日本东曹。

2、色浆的制备

1.2.1交联剂的制备

通N₂将1 mo1的MDI和适量MIBK投入三口烧瓶内，开搅拌逐步升温至55℃后滴加0.2 mo1的聚丙二醇2000，并将0.002 mo1二月桂酸二丁基锡溶于1.6 mo1乙二醇丁醚溶液中，在3h内滴入反应瓶内，滴完升温到90℃保温2h。保温结束后，测--NCO当量＞42000时降温出料，备用。

1.2.2封闭异氰酸酯A的制备

在三口烧瓶中通N₂，然后将1 mo1的豆油酸和2 mo1的乙二醇丁醚及适量的MIBK投入烧瓶中，开搅拌逐步升温至50℃，开始滴加3 mo1的HDI，用时3h，温度控制在（50±5）℃，滴完保温30 min，测得--NCO当量为340±10，然后滴加1 mo1的三乙醇胺，滴加3h，保温0.5h，测--NCO当量＞42000后降温出料，备用。

1.2.3含噁唑烷酮化合季铵盐结构分散树脂（改性分散树脂A）的制备

将1 mo1的MDI升温到45℃加入适量的MIBK，加入0.15%的二月桂酸二丁基锡，然后滴加2.2 mo1的封闭剂，滴加3h，滴加结束保温30 min ，测NCO当量＞42000，升温到90℃，加入适量催化剂，搅拌后滴加2.1 mo1的环氧数脂NPES-128，滴加结束升温至115℃保温，当EEW=920±10后加入二乙二醇丁醚和MIBK稀释，降温至60℃，用3h滴加0.5 mo1的二乙醇胺，滴加结束升温至90℃保温2h，保温结束后，加入0.5 mo1的1.2.2制备的封闭异氰酸酯A，在80℃保温3h，测环氧当量＞43000，然后在80℃加入交联剂搅拌1h，加入乳酸和水将固含量调至40%，搅拌30 min，降温出料。

1.2.4普通分散树脂B的制备

将1 mo1的NPES-904H加入二乙二醇丁醚和MIBK中，升温到115℃，此时环氧树脂全部溶解，状态澄清透明，降温至60℃，用时3h滴加1 mo1的二乙醇胺，滴加结束升温至90℃保温2h，保温结束后，降温至70℃加入交联剂，搅拌0.5h后加入乳酸和水将固含量调至40%，搅拌30 min，降温出料。

1.2.5色浆的制备

分别使用改性分散树脂和普通分散树脂配制成黑色浆，参考配方见表1。

制备工艺：将分散树脂先放入研磨桶中，加入一定量的助剂，搅拌均匀，再逐渐加入去离子水，并且搅拌均匀，用分散机300 r/min低速分散，并逐步加入颜料，充分润湿后，加入1.5-2.0倍质量的锆珠，然后在研磨机上进行1000 r/min高速研磨，研磨至细度为1.5 um后过滤出料。

1.3普通乳液的制备

1.3.1 乳液酮亚胺的制备

在三口烧瓶中通N₂，然后将3 mo1的MIBK和1 mo1的三乙烯四胺投入烧瓶中，开始搅拌至逐步升温，升温至100℃左右开始出水，然后按照每升温10℃保温30 min，继续缓慢升温到180℃，出水达到计算值后保温2h，检测胺当量合格后降温出料备用。

1.3.2乳液交联剂的制备

通N₂将4 mo1的HDI和适量MIBK投入三口烧瓶内，开搅拌逐步升温至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，每次加完原料保温20 min，此时会有放热现象产生，需要控制温度。当三口烧瓶内树脂液变得透明，在90℃保温1h测至NCO当量。将0.006 mo1二月桂酸二丁基锡溶于4 mo1乙二醇丁醚溶液，用时3h滴入反应瓶内，滴完保温2h。保温结束--NCO当量＞42000时降温出料备用。

1.3.3乳液主体树脂的制备

将1 mo1的NPES-904H加入二乙二醇丁醚和MIBK中，升温到115℃溶解，降温至60℃，用时3h滴加0.5 mo1的二乙醇胺，滴加结束升温至90℃保温2h，降温至70℃加入适量乳液酮亚胺，升温到115℃保温1.5h，降温至70℃加入乳液交联剂，搅拌0.5h后出料备用

1.3.4环氧阴极电泳乳液的制备

将冰醋酸和水用高速分散机分散，然后逐步加入1.3.3制备的树脂快速搅拌，得到分散均匀、固体含量为30%的乳液，然后升温至60℃，真空负压-0.092 MP a脱溶剂，得到固体含量为36%的乳液。

1.4分析测试

1.4.1细度

每15 min取少量色浆，按GB/T 1724-1989 用刮板细度计进行测试，细度将至15 um 后停止研磨，过滤出料。

1.4.2固体含量

按GB/T 1725-2007 检测固体含量

1.4.3研磨效率对比（颜基比1.5/1.0），研磨效率见表2。

1.4.4颜基比对稳定性的影响

1）不同颜基比配方见表3。

2）不同颜基比的稳定性对比见表4。

1.4.5槽液性能对比

1）黑色槽液制备：将1.3.4自制乳液与去离子水按质量比为4:5混合均匀，然后分别加入制备的黑色浆A和B，在40℃水浴锅中熟化24h，得到改性分散树脂黑色槽液A和普通分散树脂黑色槽液B。

2）槽液静置，颜基比为1.5/1.0的上层固体含量对比见表5。

1.4.6耐盐雾性能对比

按照涂装的工艺要求，接通电源进行电泳，阳极连接电极，阴极连接钢板，断电将样板取出。然后用纯水冲洗涂膜表面将浮漆冲掉，冲洗完的样板先自然放置，将表面水控干，然后放到90℃烘箱中预烘干10 min。预烘干后将烘箱调至170℃，当烘箱达到170℃开始记录时间，保持30 min，然后将样板拿出放置到干燥器皿中，自然冷却至室温，测涂膜厚度，调整电压制成20-25 um涂膜的样板。

不同分散树脂耐盐雾性能对比见表6。

1.5试验结果

分散树脂通过长链封闭异氰酸酯改性叔胺，在催化剂的作用下，对环氧链的端基开环反应，获得具有季铵盐结构的三长链异氰酸酯接枝改性环氧树脂，长链烷基能对颜填料提供有效的润湿和包裹性，提高了研磨效率，使在相同的树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环搅拌时，颜填料沉降速度大大降低，对成本的降低有很大的作用，分散树脂端基三长链异氰酸酯结构本身的聚氨酯特性对提高耐化学品性有帮助，噁唑烷酮化因其五元杂环结构提供了更佳的防腐性能。

1.6性能对比

通过将分散树脂进行改性，得到三长链异氰酸酯接枝改性分散树脂，此结构与原分散树脂相比，能提高研磨效率，改善色浆贮存稳定性，并提高了槽液的稳定性，且拥有更高的耐盐雾性。

2结语

使用封闭的长链异氰酸酯对环氧树脂进行改性，树脂中含有不同极性体系的结构，包括季铵盐结构、聚氨酯、酯键、醚键、羟基、苯环结构及噁唑烷酮结构，使得该分散树脂能对颜料更加适应，能有效地对多种颜填料体系进行迅速键和。该分散树脂可缩短颜料分散时间，提高贮存稳定性和耐盐雾性，间接地优化了成本。