[发明专利]一种水性紫外光固化阴极电泳涂料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种水性紫外光固化阴极电泳涂料及其制备方法，属于高分子材料领域。本发明所述聚氨酯基电泳涂料是以异氰酸酯单体，聚酯多元醇，扩链剂，封端剂，中和剂、阻聚剂、催化剂和光引发剂为原料，利用异氰酸酯单体上的异氰酸根基团和多元醇，扩链剂与封端剂中的羟基之间的反应，将光固化活性基团(碳碳双键)，亲水基团接枝到聚氨酯长链上制得。本发明涂料的乳液稳定性好、涂层具有较高的硬度、良好附着力和优良耐水耐溶剂性能。本发明的制备方法简单、原料易得、绿色环保、易于工业化和大规模推广使用。

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种水性紫外光固化阴极电泳涂料及其制备方法。

背景技术

金属的腐蚀氧化会给实际生活中的很多方面带来困扰，而金属镀膜为解决这个问题提供了有效的方法。金属镀膜形成主要分为两种方法：第一种为化学镀法，其原理是利用化学还原法，将膜材配制成溶液，使其迅速参加还原反应，还原后沉积在被加工零件表面的一种加工方法。化学镀法存在的问题是镀膜不易控制，容易导致不均匀，且与基材结合强度差，同时还会产生大量的废液，造成严重的环境污染；第二种方法为电泳法，利用胶体粒子在电场作用下能产生电泳现象的原理，使电泳涂料中的基体树脂在水中离解成带电荷的离子聚合物，在电场作用下各自向与其极性相反的电极移动，并沉积在电极表面，形成漆膜。相比之下，电泳涂料具有很多优点，如涂料的大部分溶剂为水，从安全性和国家对环保的要求来看，涂料水性化具有很大的成长空间。另外，由于是电沉积成膜，因此可以在复杂形状的元器件上涂装，成膜均匀，附着力强。电泳涂料包括阳极电泳涂料和阴极电泳涂料。阳极电泳涂料存在的问题是容易腐蚀阳极材料，且电解液不稳定。与阳极电泳漆相比，阴极电泳涂料不会腐蚀电极，且具有优良的防锈能力。因此，对于阴极电泳漆的研究较多，如在专利CN104945590A中，利用以封端型异氰酸酯三聚体为交联剂，将其与阳离子型端羟基聚氨酯树脂混合后，制备出端羟基改性聚氨酯电泳漆。但该电泳漆后处理需要热固化交联，烘干温度高，能耗较高。日本公开专利No.sho63(1988)-69882采用含有羟酸基或磺酸基的多元醇作为亲水性扩链剂制备出自乳化的阴离子水基聚氨酯树脂，由其制备的聚氨酯涂料的硬度较低、综合性能仍然不尽人意。在专利US6232364中，通过使用合成主链结构上含有叔胺二元醇为成盐基团的聚氨酯型阳离子电沉积的紫外线固化型涂料，但此类聚氨酯电泳涂料的预聚体在分散时，由于聚氨酯分子的缠绕，容易将部分亲水基包裹在聚氨酯颗粒内部，影响水分散效果，需要使用较多含叔胺的单体，不仅味道大，其漆膜性能也较差。电泳涂料作为一种绿色环保型涂料，同样需要向低成本、无重金属、低固化温度、高存储稳定性等方向发展，而现有技术并不能满足克服上述缺点，满足产业的需要。此外，紫外光固化技术固化温度不高，特别适用于热敏基材；固化速率快，能显著提高了生产效率；无需溶剂，对环境污染小，能耗低；并且可通过调节树脂与活性单体稀释剂的比例来改变涂膜的性质，正好可以弥补电泳漆的缺点。

因此，开发一种兼具阴极电泳漆和紫外光固化涂料二者优点的光固化阴极电泳漆，不仅能进一步拓宽电泳漆的应用范围，而且可以顺应环境友好的发展趋势，已成为电泳漆发展的新方向。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种水性紫外光固化阴极电泳涂料及其制备方法。本发明实现了高效的紫外光固化，与热固化相比，具有高效、低能耗和极低VOC排放的优势。同时，制得的漆膜具有良好的柔顺性和硬度。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种水性紫外光固化阴极电泳涂料，所述涂料包括聚氨酯基光敏树脂和光引发剂组分；所述制备聚氨酯基光敏树脂的原料包括以下组分：异氰酸酯单体、聚醚多元醇、多元醇扩链剂、封端剂、中和剂、阻聚剂和催化剂。