阴极电泳用阳离子型封闭异氰酸酯的合成

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1、研究与开发摘要：选用异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、封闭剂丁醇(Bo)，可阳离子化扩链剂为三乙醇胺(TEOA)合成了用于阴极电泳涂料用的阳离子型封闭异氰酸酯固化荆。通过傅里叶变换红外光谱(FTIK)，对合成的固化剂进行了表征。运用差示扫描量热技术(DSC)、热重分析技术(TGA)研究了其对丙烯酸阳离子树脂电泳漆的固化行为，并用Malvem粒径仪对电泳乳液的稳定性进行了探讨。研究表明。丁醇封闭的阳离子型封闭异氰酸酯解封温度为1170C．电泳漆膜的实际起始固化温度为1400C左右，于1800C、30min可固化完全。其

2、配制的乳液平均粒径为164nm．稳定性较好，具有工业应用前景。关键词：阴极电泳涂料；封闭异氰酸酯；阳离子型丙烯酸树脂0引言电泳涂料是水性涂料中最有前景的一类，属于环保涂料，它以水为溶剂，挥发性有机物(VOC)和有害空气污染物(HAP)含量低，对环境的污染比较小，目前已在金属保护方面获得广泛的应用，尤其是应用在汽车工业上，具有很大的经济潜力。阴极电泳涂料的机械和防腐蚀性能需要通过烘烤固化后才能获得。本实验室在过去的研究中发现，与醚化氨基树脂类固化剂(固化温度一般在2000c以上)相比，用于阴极电泳涂料的封闭异氰酸酯类

3、固化剂在固化温度上要低。但是封闭异氰酸酯与氨基树脂固化剂相比(98茗交联度)，其漆膜最终交联度较低，这可能是由于电泳湿膜中固化剂和羟基丙烯酸树脂的比例不同所致。普通封闭异氰酸酯亲水性差，在电泳乳液中稳定性不如氨基树脂，其电泳共进性也不好，以至最终被电泳树脂携带而沉积在工件表面上的固化剂量不足以完全固化共沉积的含羟基丙烯酸树脂，从而导致交联度难以超过90茗。加大封端异氰酸酯固化剂在阴极电泳涂料中的使用量，交联度也未见明显提高，且电泳乳液稳定性变差，固化剂容易沉淀出来。为了使封闭异氰酸酯具有稳定的水分散性和共泳性，最根

4、本的途径就是把多异氰酸酯水性化。在亲水改性多异氰酸酯方面，多采用的是非离子型的改性方法[1-6]。但是随亲水性的改进，漆膜的耐水性也会随之降低。对于阴极电泳涂料来说，涂装过程中，含阳离子基团的树脂会在工件表面发生亲水疏水转变，所以阳离子化多异氰酸酯是改进阴极电泳涂料固化剂亲水性的一个可行的方法。在本研究中，我们选用的多异氰酸酯是异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)，封闭剂为丁醇(BO)，可阳离子化扩链剂为三乙醇胺(TEOA)。1实验部分95I研究与开发1．1原料甲基丙烯酸甲酯(MMA)，丙烯酸丁酯(BA)，甲基丙烯酸一B

5、一羟乙酯(HEMA)，甲基丙烯酸二甲胺基乙酯(DMAEMA)均为工业级，碱洗至无色后干燥过夜，减压蒸馏后使用；异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为工业级，直接使用；三乙醇胺(TEOA)为分析纯，真空干燥后使用；丁醇(B0】，醋酸丁酯(BAC)，四氢呋喃(THF)，十二硫醇(DDMJ，丁酮，二正丁胺，冰醋酸，盐酸为分析纯，直接使用；偶氮二异丁腈(AIBN)为化学纯，重结晶后使用。1．2阳离子丙烯酸树脂的制备在装有机械搅拌、温度计、恒压滴液漏斗和回流冷凝管的四口烧瓶中加入溶剂BAC平D部分引发剂AIBN，搅拌升温到85cc

6、，通氩气保护。将定量的MMA、BA、HEMA、DMAEMA$瞎B分AIBN的BAC混合溶液匀速滴加到四口烧瓶中，在2h内滴加完毕。升温至rJ90cc，补加少量的引发剂，回流反应2h，至单体转化率大于95％后降温出料。将产物在石油醚中沉淀，沉淀物用THF溶解后再次沉淀于石油醚中。反复两次后在60cc下用旋转蒸发仪蒸干溶剂后备用。其具体投料比见表1。表1阳离子型丙烯酸树脂投料比1．3阳离子型封闭异氰酸酯固化剂的制备在装有机械搅拌、恒压滴液漏斗、回流冷凝管的三口烧瓶中加入44．469IPDI。通氩气保护，温度控制在65c

7、c。把12．489TEOA溶于2099E水丁酮中，用恒压滴液漏斗缓慢滴加到三口瓶中。控制滴加速度在1h左右滴加完毕。滴加完继续反应2h用二正丁胺法测一NCO值是否到达预定值。然后将19．29BO溶于6099巴水丁酮中，用滴液漏斗缓慢滴加到三口瓶中。1h后，BO滴加完毕。反应继续进行，2h后用二正丁胺法测一NCO值是否到达反应终点。将产物在石油醚中沉淀，沉淀物用THF溶解后再次沉淀于石油醚中。反复两次后在300c下真空干燥24h后备用。1．4电泳乳液的配制阴极电泳乳液的配置工艺如下：将一定量的阳离子电泳树脂、固化剂、

8、乙二醇单丁醚、四氢呋喃、水性硅油和醋酸放进烧杯中混合均匀，在50cc下酸化1h。然后加入一定量的去离子水，在高速搅拌下得到淡黄色的半透明乳液(pHi-5．5)。具体的乳液配制方法如下：将309的丙烯酸树脂、129固化剂(一NCO：一OH=I：IJ、49乙--醇单丁醚、169四氢呋喃、19水性硅油和一定量醋酸放进烧杯中混合均匀，在50cc下酸化1h。然后加入去