CN106947308A - 一种超细电泳涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超细电泳涂料，采用高压微射流纳米分散仪对混合料充分混合、分散和降低颗粒粒径制得超细电泳涂料；所述混合料包括以下按重量份计的原料：270‑290份环氧树脂，10‑12份二异氰酸酯，235‑257份颜料，3‑5份丙二醇甲醚醋酸酯，1‑2份三乙胺苯磺酸钠，3‑5份丁酮，45‑50份去离子水。本发明还公开了一种超细电泳涂料的制备方法。采用本发明，可提高涂料存储稳定性、着色力和遮盖力，降低粘度，便于施工。
Description
技术领域
本发明涉及电泳涂料领域，尤其涉及一种超细电泳涂料；相应地，本发明还涉及一种超细电泳涂料的制备方法。
背景技术
随着科学技术的快速发展，生产工具的日益进步，对于现有的电泳涂料的研究可从配方与固体颗粒尺寸方向上着手，现有普通电泳涂料中固体颗粒的粒径一般为10-30微米，而对于更小固体颗粒粒径的电泳涂料的配方和粒径选择还处于研究阶段，为此，需要提供一种超细电泳涂料以满足市场和工业化需求，进一步提高电泳涂料的性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种超细电泳涂料及其制备方法，可提高涂料存储稳定性、着色力和遮盖力，降低粘度，便于施工。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种超细电泳涂料，采用高压微射流纳米分散仪对混合料充分混合、分散和降低颗粒粒径制得超细电泳涂料；所述混合料包括以下按重量份计的原料：
环氧树脂 270-290份；
二异氰酸酯 10-12份；
颜料 235-257份；
丙二醇甲醚醋酸酯 3-5份；
三乙胺苯磺酸钠 1-2份；
丁酮 3-5份；
去离子水 45-50份。
作为上述超细电泳涂料的优选技术方案，所述颜料包括涂料红颜料Red112和/或钛白粉颜料。
作为上述超细电泳涂料的优选技术方案，所述超细电泳涂料的粒径为0.5-80nm。
作为上述超细电泳涂料的优选技术方案，使用高压微射流纳米分散仪将所述混合料在220V和0.38A条件下工作20-40min。
相应地，本发明还提供了一种超细电泳涂料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按配比称取环氧树脂、二异氰酸酯、颜料、丙二醇甲醚醋酸酯、三乙胺苯磺酸钠、丁酮和去离子水；
（2）将上述固体类原料加入研钵内研细，并配制成预分散液，充分搅拌，使用乳化剂进行15min预分散，制得混合料；
（3）使用高压微射流纳米分散仪将所述混合料在220V和0.38A条件下工作20-40min，制备成超细电泳涂料。
作为上述超细电泳涂料的制备方法的优选技术方案，所述步骤（1）中原料按重量份计的配比为：
环氧树脂 270-290份；
二异氰酸酯 10-12份；
颜料 235-257份；
丙二醇甲醚醋酸酯 3-5份；
三乙胺苯磺酸钠 1-2份；
丁酮 3-5份；
去离子水 45-50份。
实施本发明，具有如下有益效果：
本发明采用高压微射流纳米分散仪对配方中的混合料充分混合、分散和降低颗粒粒径制得固体颗粒粒径为0.5-80nm的超细电泳涂料。本发明所述超细电泳涂料相对于现有普通涂料大幅缩小固体颗粒粒径，在保持涂膜附着力、硬度、耐冲击强度、光泽度、耐酸碱性、耐水性和耐盐雾等物化性能不变的基础上，其粘度降低更易于施工，而存储稳定性、遮盖力、着色力等方面都有显著的提升。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明作进一步地详细描述。
电泳涂料发展至今，已经衍生出应用于不同场所、环境、温度以及材料的各种产品，一直以来的研究重点落在配方的改进上。随着科技发展以及生产工具的进步，本发明人将目光投向固体颗粒粒径细化的研究方向。现有电泳涂料的固体颗粒粒径一般为10-30微米，若将固体颗粒粒径进一步缩小涂料的性能是否会更好，粒径达到什么尺寸适合，采用什么手段细化固体颗粒，什么配方适合采用这种技术。带着这些问题，本发明人进行一系列的对比分组实验，最终得到以下超细电泳涂料：
采用高压微射流纳米分散仪对混合料充分混合、分散和降低颗粒粒径制得超细电泳涂料；所述混合料包括以下按重量份计的原料：
环氧树脂 270-290份；
二异氰酸酯 10-12份；
颜料 235-257份；
丙二醇甲醚醋酸酯 3-5份；
三乙胺苯磺酸钠 1-2份；
丁酮 3-5份；
去离子水 45-50份。
优选地，所述颜料包括涂料红颜料Red112和/或钛白粉颜料，其中一种实施例为235-257份颜料包括5-7份涂料红颜料Red112和230-250份钛白粉颜料。
本发明通过实验发现上述的配方不需进行化学反应，直接混合即可，适合制备超细电泳涂料。
此外，本发明所述超细电泳涂料的固体颗粒粒径为0.5-80nm，达到纳米级别。相较于现有未经细化的电泳涂料固体颗粒粒径降低了125-60000倍，本发明所述超细电泳涂料在保持涂膜附着力、硬度、耐冲击强度、光泽度、耐酸碱性、耐水性和耐盐雾等物化性能不变的基础上，其粘度降低更易施工，而存储稳定性、遮盖力、着色力都有显著的提高，具体请参考下面的实验部分。
本发明人在固体颗粒粒径选择时，发现当固体颗粒粒径小于0.5nm时，粘度、Zeta电位、遮盖力和着色力这些项目的实验曲线上出现拐点，性能比未细化的对比涂料更差；当固体颗粒粒径大于80nm时，其量变未产生质变，粘度、Zeta电位、遮盖力和着色力这些性能未有大幅显著的提高。为此本发明所述超细电泳涂料的固体颗粒粒径在0.5-80nm时，上述性能显著提高。优选地，当固体颗粒粒径在10-30nm时，上述性能提升最为明显。
高压微射流纳米分散仪适用于乳液、分散液、悬浮液、脂质体、制剂、微胶囊、细胞破壁等生物医药行业和化工行业，主要用于生产稳定的乳剂及分散剂、细胞破壁和制造微胶囊。然而在电泳涂料领域中，未发现采用高压微射流纳米分散仪对电泳涂料的固体颗粒进一步细化的现有技术。为此，结合本发明所述配方中固体颗粒尺寸进行机器工作条件的调试，当高压微射流纳米分散仪在220V和0.38A条件下工作20-40min后，涂料的固体颗粒粒径落在0.5-80nm。优选地，当高压微射流纳米分散仪在220V和0.38A条件下工作30min后，涂料的固体颗粒粒径落在10-30nm。
相应地，本发明还提供一种超细电泳涂料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按配比称取环氧树脂、二异氰酸酯、颜料、丙二醇甲醚醋酸酯、三乙胺苯磺酸钠、丁酮和去离子水；
（2）将上述固体类原料加入研钵内研细，并配制成预分散液，充分搅拌，使用乳化剂进行15min预分散，制得混合料；
（3）使用高压微射流纳米分散仪将所述混合料在220V和0.38A条件下工作20-40min，制备成超细电泳涂料。
优选地，所述步骤（1）中原料按重量份计的配比为：
环氧树脂 270-290份；
二异氰酸酯 10-12份；
颜料 235-257份；
丙二醇甲醚醋酸酯 3-5份；
三乙胺苯磺酸钠 1-2份；
丁酮 3-5份；
去离子水 45-50份。
下面通过具体实验进一步说明：
一、实验对象
实施例：
采用本发明配方和制备方法制得的超细电泳涂料A；
采用超细电泳涂料A制得色浆和乳液，并按色浆：乳液：去离子水=1：3：4（质量比）配成电泳槽液A1；
使用磷化钢板为底材置于电泳槽液A1中，在60V电压、28-30℃条件下电泳3min，纯水洗净表面后，180℃条件下烘烤30min制得涂膜A2。
参考例：
采用本发明配方和常规方法（未使用高压微射流纳米分散仪细化）制得的电泳涂料B；
采用超细电泳涂料B制得色浆和乳液，并按色浆：乳液：去离子水=1：3：4（质量比）配成电泳槽液B1；
使用磷化钢板为底材置于电泳槽液B1中，在60V电压、28-30℃条件下电泳3min，纯水洗净表面后，180℃条件下烘烤30min制得涂膜B2。
二、测试方法
1、电导率检测依据标准：HG/T3335-1997（1985）《电泳漆电导率测定法》：EDTM-02《电导度测定法》。
2、库伦效率检测依据标准：HG/T3337-1977（1985）《电泳漆库仑效率测定法》。
3、色浆细度检测依据标准：GB1724-79《涂料细度测定法》。
4、漆膜厚度检测依据标准：GB/T13452.2-1992《色漆、清漆，漆膜厚度的测定之方法5：非破坏性仪器测量法》。
5、泳透力检测依据标准：HG-1198-79《电泳漆泳透力测定法（四枚盒法）》。
6、Gel分率检测参考沈阳中顺汽车有限公司企业标准 Q/SZS Q/SZS J 2101113—2003。
7、硬度检测依据标准：GB/T 6739-1996《涂膜硬度铅笔测定法》。
8、耐水检测依据标准：GB/T1733-93《漆膜耐水性测定法》。
9、耐酸、耐碱检测依据标准：GB1763-79《漆膜耐化学试剂性测定法》。
10、附着力检测依据标准：GB/T9286-1998《色漆和清漆 漆膜的划格试验》。
11、耐冲击强度检测依据标准：GB1732-79《漆膜耐冲击测定法》。
12、柔韧性检测依据标准：GB/T 1731-93《漆膜柔韧性测定法》。
13、光泽检测依据标准：GB/T9754-1998《色漆和清漆 不含金属颜料的色漆漆膜之20°、60°和85°镜面光泽的测定》。
14、耐盐雾依据标准：GB/51771-91《色漆和清漆 耐中性盐雾性能的测定》。
15、耐候性能检测依据GB/T1865-1997《色漆和清漆 人工气候老化和人工辐射暴露（滤过的氙灯辐射）》。
16、对超细涂料的粒径、黏度、Zeta电位进行测试
在25℃的测试温度下，首先使用纳米级 Zeta电位、粒径分析仪 ELSZ-2分别对超细涂料的粒径和Zeta电位进行测试，然后使用NDJ-1型旋转粘度仪对超细涂料的粘度进行测试。
同时将超细涂料与普通涂料放入50℃烘箱做加速储存，观测涂料稳定性。
17、对超细涂料遮盖力进行测试
使用黑白格对涂料遮盖力进行检测，并记录数据。
18、对超细涂料着色力进行测试
使用白色涂料与超细涂料按质量比1：1配比，检查超细涂料对白色涂料的消色力，同比普通涂料，以白色涂料为标准板，检测色差值，以此检测着色力。
三、实验设备
X-RITE8400型测色配色仪(生产企业：美国爱色丽公司)；NDJ-1型旋转粘度仪（生产企业：温州三和量具仪器有限公司）；高压微射流纳米分散仪（生产企业：上海鲤跃精密机械贸易有限公司）；纳米级 Zeta电位、粒径分析仪 ELSZ-2（生产企业：蓝龙香港公司）。
四、实验结果
表1 普通涂料和超细涂料槽液性能对比
| 序号 | 内容 | A1 | B1 |
| 1 | 槽液固含/% | 14-18 | 14-18 |
| 2 | 槽液灰分/% | 10-14 | 10-14 |
| 3 | 槽液PH值/25℃ | 6.0-6.5 | 6.0-6.5 |
| 4 | 槽液电导率(μS/m) | 1200±300 | 1200±300 |
| 5 | 溶剂含量/% | 2-3 | 2-3 |
| 6 | 泳透力/% | ≥50 | ≥50 |
| 7 | 库伦效率mg/c | ≥35 | ≥35 |
表1中检测结果可以发现本发明超细涂料与普通涂料在槽液性能上并无差异。
表2 普通涂料和超细涂料漆膜性能对比
| 序号 | 内容 | A2 | B2 |
| 1 | 外观 | 色泽均一，平整光滑 | 色泽均一，平整光滑 |
| 2 | 厚度/μm | 20±2 | 20±2 |
| 3 | 附着力 | 0级 | 0级 |
| 4 | 硬度 | ≥2H | ≥2H |
| 5 | 柔韧性（马口铁板） | ≤1mm | ≤1mm |
| 6 | 耐冲击强度 | ≥50kg*cm | ≥50kg*cm |
| 7 | 光泽/60°角度 | 70-80 | 70-80 |
| 8 | 耐水性 | ≥500h，无明显变化 | ≥500h，无明显变化 |
| 9 | 耐盐雾 | ≥1000h，单边腐蚀≤2mm | ≥1000h，单边腐蚀≤2mm |
| 10 | 耐酸 | ≥24h，无明显变化 | ≥24h，无明显变化 |
| 11 | 耐碱 | ≥24h，无明显变化 | ≥24h，无明显变化 |
| 12 | Gel分率 | ≥95 | ≥95 |
表2中检测结果可以发现本发明超细涂料与普通涂料在漆膜性能上并无差异。
表3 普通涂料和超细涂料其它性能对比
| 序号 | 内容 | A | B |
| 1 | 粒径 | 10000-15000nm | 10-20nm |
| 2 | 黏度（涂4杯） | 35-38s | 32-35s |
| 3 | Zeta电位 | 42mv | 94mv |
| 4 | 遮盖力（百格法） | 56.56g | 18.12g |
| 5 | 着色力 | 色差值ΔE=6.28 | 色差值ΔE=18.74 |
| 6 | 加速储存稳定性 | 90天无变化 | 90天无变化 |
表3中检测结果可以得出：对比粒径性能，超细涂料细度约比普通涂料降低125-60000倍，到达纳米级别。对比粘度性能，超细涂料比普通涂料更低，更有利于涂料的施工。对比Zeta电位性能，超细涂料比普通涂料提高非常大，根据Zeta电位越高涂料储存稳定性越好的规则，普通涂料属于较好的稳定性，超细涂料属于超好的稳定性，同时，50℃烘箱加速储存稳定性实验，普通涂料和超细涂料储存3个月（90天）均无明显变化。
对比遮盖力性能，普通涂料为56.56g，超细涂料为18.12g，遮盖力近3倍的提升。对比着色力性能，质量比1：1与白色涂料混合后，普通涂料色差为6.28，超细涂料色差为18.12，可见超细涂料着色力有非常大的改进。
通过比较发现，超细涂料与普通涂料相比，在槽液性能、漆膜性能上无差异，在涂料黏度、加速储存稳定性能方面无太大差异。超细涂料与普通涂料相比，粒径可由微米级改善至纳米级，Zeta电位有较大提高，遮盖力、着色力性能有非常大的改进。
下面以具体实施例进一步说明：
实施例1
按重量份计称取275份环氧树脂、10份二异氰酸酯、5份涂料红颜料Red112、240份钛白粉颜料、3份丙二醇甲醚醋酸酯、2份三乙胺苯磺酸钠、3份丁酮和45份去离子水；
将上述固体类原料加入研钵内研细，并配制成预分散液，充分搅拌，使用乳化剂进行15min预分散，制得混合料；
使用高压微射流纳米分散仪将所述混合料在220V和0.38A条件下工作25min，制备成超细电泳涂料。
实施例2
按重量份计称取280份环氧树脂、11份二异氰酸酯、250份钛白粉颜料、5份丙二醇甲醚醋酸酯、1份三乙胺苯磺酸钠、5份丁酮和48份去离子水；
将上述固体类原料加入研钵内研细，并配制成预分散液，充分搅拌，使用乳化剂进行15min预分散，制得混合料；
使用高压微射流纳米分散仪将所述混合料在220V和0.38A条件下工作30min，制备成超细电泳涂料。
实施例3
按重量份计称取285份环氧树脂、12份二异氰酸酯、6份涂料红颜料Red112、245份钛白粉颜料、4份丙二醇甲醚醋酸酯、2份三乙胺苯磺酸钠、4份丁酮和50份去离子水；
将上述固体类原料加入研钵内研细，并配制成预分散液，充分搅拌，使用乳化剂进行15min预分散，制得混合料；
使用高压微射流纳米分散仪将所述混合料在220V和0.38A条件下工作35min，制备成超细电泳涂料。
实施例4
按重量份计称取290份环氧树脂、12份二异氰酸酯、245份钛白粉颜料、3份丙二醇甲醚醋酸酯、2份三乙胺苯磺酸钠、4份丁酮和50份去离子水；
将上述固体类原料加入研钵内研细，并配制成预分散液，充分搅拌，使用乳化剂进行15min预分散，制得混合料；
使用高压微射流纳米分散仪将所述混合料在220V和0.38A条件下工作28min，制备成超细电泳涂料。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (6)
1.一种超细电泳涂料，其特征在于，采用高压微射流纳米分散仪对混合料充分混合、分散和降低颗粒粒径制得超细电泳涂料；所述混合料包括以下按重量份计的原料：
环氧树脂 270-290份；
二异氰酸酯 10-12份；
颜料 235-257份；
丙二醇甲醚醋酸酯 3-5份；
三乙胺苯磺酸钠 1-2份；
丁酮 3-5份；
去离子水 45-50份。
2.如权利要求1所述超细电泳涂料，其特征在于，所述颜料包括涂料红颜料Red112和/或钛白粉颜料。
3.如权利要求1所述超细电泳涂料，其特征在于，所述超细电泳涂料的粒径为0.5-80nm。
4.如权利要求1所述超细电泳涂料，其特征在于，使用高压微射流纳米分散仪将所述混合料在220V和0.38A条件下工作20-40min。
5.一种超细电泳涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按配比称取环氧树脂、二异氰酸酯、颜料、丙二醇甲醚醋酸酯、三乙胺苯磺酸钠、丁酮和去离子水；
（2）将上述固体类原料加入研钵内研细，并配制成预分散液，充分搅拌，使用乳化剂进行15min预分散，制得混合料；
（3）使用高压微射流纳米分散仪将所述混合料在220V和0.38A条件下工作20-40min，制备成超细电泳涂料。
6.如权利要求5所述超细电泳涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中原料按重量份计的配比为：
环氧树脂 270-290份；
二异氰酸酯 10-12份；
颜料 235-257份；
丙二醇甲醚醋酸酯 3-5份；
三乙胺苯磺酸钠 1-2份；
丁酮 3-5份；
去离子水 45-50份。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN118460075A (zh) * | 2024-05-09 | 2024-08-09 | 天津市新丽华色材有限责任公司 | 一种苯氧树脂阴极电泳漆及其制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101056823A (zh) * | 2004-11-12 | 2007-10-17 | 富士胶片株式会社 | 无机细粒分散液及其制备方法和使用该无机细粒分散液的喷墨记录介质 |
| CN101353501A (zh) * | 2007-07-24 | 2009-01-28 | 关西涂料株式会社 | 颜料分散浆料及电泳涂料 |
| CN101835852A (zh) * | 2007-08-16 | 2010-09-15 | 巴斯福涂料股份公司 | 次硝酸铋在电泳漆中的应用 |
-
2017
- 2017-04-14 CN CN201710243509.2A patent/CN106947308A/zh active Pending
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