[发明专利]离子型固化剂及其制备方法

说明书

[技术领域]

本发明涉及一种离子型固化剂及其制备方法，具体的说是一种带正电荷、能够进行电泳的、不含叔氮原子的离子型固化剂的制备方法。

[背景技术]

阳离子电泳涂料是为电泳涂装工艺而开发的一种涂料，其以阳离子树脂为主体，配以适量的助溶剂、固化剂和颜料等组分，以水作为溶剂通过自乳化而获得。目前，电泳涂料最常用的固化剂大多数为非水溶性的封闭异氰酸酯，其引入电泳涂料中的工艺通常采用机械共混的方法，即将固化剂与离子型树脂通过搅拌或分散的物理方式将两者混合均匀，混合后的产物在水分散的时，通过离子型水溶性树脂将非水溶性的固化剂包裹在内从而形成乳液，其乳化原理类似非水溶性物质通过表面活性剂包裹使之分散在水中。在外加电场作用下，离子型树脂带动被其包裹的固化剂向电极迁移，继而电沉积到被涂工件上。由于固化剂自身的非水溶性，因此当配置成电泳槽液后，槽液的稳定性不佳，固化剂易沉淀分层，导致槽液成分和配比不稳定，影响漆膜的质量稳定性。

为了解决上述问题同时考虑到阳离子电泳涂料的特殊性，设计和开发阳离子水分散性封闭异氰酸酯固化剂对于电泳涂料而言十分有意义。目前，制备阳离子异氰酸酯固化剂的主要方法是将含叔氮原子的化合物通过反应引入到异氰酸酯分子上去。例如：二甲氨基甲基苯酚、吡啶酚和含叔氮原子的醇都可以与异氰酸酯反应得到封闭异氰酸酯。当加入酸中和后，异氰酸酯分子能够转变成铵盐，从而得到阳离子水溶性封闭异氰酸酯，此类固化剂可显著提高电泳槽液的稳定性。虽然叔氮原子的引入能够获得阳离子型固化剂，众所周知，含叔氮原子的物质其自身就是优良的催化剂，在封闭异氰酸酯的过程中，能够加速异氰酸酯与封闭剂之间的反应，因此会造成一些不可控因素的产生，例如：副反应增加和放热剧烈。一旦放大到工业生产，这些副反应必将对固化剂的生产工艺和最终产品的性能带来诸多的负面问题，也会影响电泳涂料的最终性能。

[发明内容]

为了提高异氰酸酯固化剂的水溶性，同时避免引入叔氮原子后产生的缺点，本发明提供一种离子型固化剂的制备方法，具体的说是一种带正电荷、能够进行电泳的、不含叔氮原子的离子型固化剂的制备方法。

为了解决上述问题本发明提供一种下述通式（I）的离子型固化剂：

其中R₁和R₂分别表示C₁～C₄的烷基；R₃表示C_mH_2m+1O_p或苯环，m=1～5，p=0～2；R₄表示C₁～C₉的烷基、苯环或两者的重复组合；B表示C₁～C₉的烷基、苯环、脂环或三者的重复组合；n≥2。

本发明还包括上述离子固化剂的制备方法，其特征在于该方法由以下步骤组成：

步骤一、通式（II）的多环氧化合物、通式（III）的多羟基硫醚和通式（IV）一元有机酸按照摩尔比1:1:1～1:1.5:1中加入反应容器中，升温至50～80℃后反应1～5小时，反应按照下式进行：

当实测酸值与起始酸值的比值<0.05后，停止反应，得到含有式（V）的组份一待用；

步骤二、按通式（VI）多异氰酸酯中异氰酸酯基与通式（VII）含有活性氢的化合物的摩尔比为1:0.5～1:0.65加入反应容器中加入化合物和多异氰酸酯，升温至50～80℃后反应1～5小时，反应按照下式进行：

当剩余异氰酸酯含量达到理论计算值后，其中，剩余异氰酸酯含量理论计算值为5%～30%，停止反应，得到含有通式（VIII）的组份二待用；

步骤三、在反应容器中加入组分一和组分二，组分一中羟基和组分二中异氰酸酯基的摩尔比为1:1～1:0.5，升温至50～80℃后，反应按照下式进行：

反应1～5小时，停止反应，得到通式（I）的化合物。

上述制备方法还具有如下优化工艺

所述多环氧化合物为含两个或两个以上环氧基团的脂肪族、脂环族、芳香族或杂环化合物，多环氧化合物的环氧当量介于50-2000之间。