CN103031034B - 一种白色面漆光固化uv涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于化工领域，具体公开了一种白色面漆光固化UV涂料及其制备方法，其组成以重量百分比计为：环氧丙烯酸脂20%～60﹪、聚氨酯丙烯酸脂20%～60﹪、苯基丙酮光引发剂2%～5﹪、基氧化膦光引发剂0.2%～1﹪、分散剂0.2%～1﹪、流平剂0.2%～1%、钛白粉TiO2 1%～40﹪、2官能团活性稀释剂5%～15﹪、3官能团活性稀释剂5%～30﹪。该涂料具有光泽、附着力、流平好的特点，从而使白色UV涂料更好的被应用。<!--1-->
Description
技术领域
本发明涉及化工技术领域，更具体地说，本发明涉及白色面漆光固化UV涂料及其制备方法。
背景技术
光固化UV涂料产品可适用于多种基材表面：纸张、木器、石材、皮革、陶瓷、金属、玻璃、塑料、混凝土等,特别对一些热敏感材质尤其适用。光固化技术是一种高效、环境、节能、优质的材料表面处理技术,它是利用紫外光引发具有化学活性液态材料快速聚合交联,瞬间固化成固体材料,它基本不含挥发性溶剂(VOC),因此不会造成空气污染和对人体的危害及火灾的危险性。光固化仅需要用于光引发剂的辐射能,而不像热固化或挥发性涂料那样还要蒸发除去稀释用的溶剂或水,耗费大量能量，节省了半成品堆放的空间提高生产效率节省浪费资源。如中国专利CN201110047998.7公开了一种UV固化玻璃镀膜涂料，包括底漆和面漆，所述的底漆包括环氧丙烯酸脂树脂、高官能团聚氨酯丙烯酸酯树脂、高官能团单体、单官能团单体、热塑性丙烯酸树脂、光引发剂184、有机硅类流平助剂、胺基有机硅烷共聚物和有机溶剂；所述的面漆包括：六官能团聚氨酯丙烯酸酯树脂、酚醛改性环氧丙烯酸脂、热塑性丙烯酸树脂、三官能团单体、光引发剂184、有机硅类流平助剂、胺基有机硅烷共聚物和有机溶剂。但该涂料仍存在光泽低、流平差、附着力不好等问题。
发明内容
针对上述技术问题，本发明所解决的技术问题是提供一种具有高光泽、柔韧性好、硬度强、附着力强的白色面漆光固化UV涂料。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样实现的：一种白色面漆光固化UV涂料，以重量百分比计为：环氧丙烯酸脂20%～60﹪、聚氨酯丙烯酸脂20%～60﹪、苯基丙酮光引发剂2%～5﹪、基氧化膦光引发剂0.2%～1﹪、分散剂0.2%～1﹪、流平剂0.2%～1﹪、钛白粉TiO21%～40、2官能团活性稀释剂5%～15﹪、3官能团活性稀释剂5%～30﹪，上述各物质的组份之种为100%。
进一步：在上述白色面漆光固化UV涂料中，优选的重量百分比为，胺改性环氧树脂33%～37%、脂肪族聚氨酯树脂23%～27%、2-羟基-2-甲基-苯基丙酮光引发剂2.3%～2.7%、二苯基氧化膦光引发剂0.3%～0.7%、改性聚氨酯高聚物分散剂0.5%～0.7%、聚硅氧烷聚醚共聚物流平剂0.3%～0.5%、二氧化钛TiO2钛白粉8%～12%、1，6-己二醇二丙烯酸酯活性稀释剂11%～13%、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯活性稀释剂13%～15%，上述各物质的组份之种为100%。
再进一步：在上述白色面漆光固化UV涂料中，所述的环氧丙烯酸脂是伯胺或仲胺改性的环氧丙烯酸脂，官能度是3、分子量是4万～6万、在25°下的黏度为30000-50000mPa.s，优选的是科宁3660、氰特2200、沙多玛CN2100。所述的聚氨酯丙烯酸脂为环烷烃脂肪族聚氨酯树脂，官能度是6、分子量是4万～10万，在25°下的黏度是30000±mPa.s，优选的是长兴是6145-100、拜耳VA2959、巴斯夫UA9030V。所述的光引发剂是2-羟基-2-甲基-苯基丙酮、分子量为250～450，优选的是汽巴2959光引发剂二苯基氧化膦中的至少一种，优选沙多玛819。所述分散剂是改性聚氨酯高聚物，优选的是埃夫卡4010、徳谦DP983、迪高168。所述流平剂是聚硅氧烷聚醚共聚物。优选的是迪高440、徳谦432、BYK371。所述活性稀释剂是1，6-己二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、官能度2～3，优选的是长兴HDDA和TMPTA、松尾HDDA和TMPTA。本发明中各中物质的代号均是厂家给相关产品的具体代号或市售产品的代号。
本发明还提供了上述8白色面漆光固化UV涂料的制备方法，其制备步骤依次为，
A、取38﹪～42﹪的胺改性环氧树脂同脂肪族聚氨酯加入到制漆缸中，在搅拌的条件下投入改性聚氨酯高聚物分散剂，搅拌均匀；
B、在步骤A的混合物中加入钛白粉，搅拌均匀后，经过研磨机砂磨，至细度在10～15微米的混合物；
C、将1，6-己二醇二丙烯酸酯，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，在搅拌条件下，投入到制漆缸中，再将剩余的胺改性环氧树脂和脂肪族聚氨酯、2-羟基-2-甲基-苯基丙酮、二苯基氧化膦投入到制漆缸中，搅拌均匀，
D、在搅拌条件下将聚硅氧烷聚醚共聚物流平剂投入到制漆缸中，搅拌均匀后、再检测包装。
与现有技术相比，本发明的白色面漆光固化UV涂料选择一种有高分子或胺改性环氧、聚醚、聚氨酯、聚酯丙烯酸树脂等做主要成膜低聚物，它同时表现出优良的硬度、柔韧性、高光泽、耐黄变、耐化学性等；选择吸油量小、透明度好、防沉性能好、分散性好、白度好的钛白粉，那样可起到增白、扩容、降低成本的作用。选择聚丙烯酸脂、有机硅树脂、氟碳树脂等作流平性，提高对基材的润湿性，改变涂膜光滑平整性，不影响重涂性。选择高分子聚合物、含酸性基团共聚物、聚丙烯酸脂等，它们能很好与涂料基料相容，在分散和研磨过程中，不会重新团聚结块。选择砂磨机研磨的生产分散工艺，使分散的后的UV涂料的细度做到10～15微米,那样涂膜中就避免颗粒、光泽不均匀、缩孔、桔皮等不良效果。本发明的白色面漆光固化UV涂料是通过聚氨脂丙烯酸脂和环氧丙烯酸脂分子中有氨脂键，能在高分子链间形成多种氢键，主链是饱和烷和环烷烃，它是用多异氰酸酯、长链二醇和丙烯酸羟基酯两步反应，同时侧链的羟基有利于极性基材的附着，也有利颜料的润湿，使光固化成膜具有高光泽、附着力、不易黄变、柔韧性、硬度、流平性等优异的物理性能。本发明的制备方法中，其生产效率高、能耗低、而且光固化设备投资相对低，易实现流水线生产；节省大量投资、减少污染、节省资源，用该方法生产的白色UV涂料能有更好的被应用在各种基材表层形成物理保护膜。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的内容作进一步详述。
实施例1
一种白色面漆光固化UV涂料，以重量百分比计为：
胺改性环氧树脂（光固化）：40%
脂肪族聚氨酯树脂（光固化）：20%
2-羟基-2-甲基-苯基丙酮（光引发剂）：2.5%
二苯基氧化膦（光引发剂）：0.5%
改性聚氨酯高聚物（分散剂）：0.6%
聚硅氧烷聚醚共聚物（流平剂）：0.4%
钛白粉（TiO2）（二氧化钛）：10%
1，6-己二醇二丙烯酸酯（活性稀释剂）：12%
三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（活性稀释剂）：14%
制备方法如下：
A、将40﹪胺改性环氧树脂同脂肪族聚氨酯加入到制漆缸中，在搅拌的条件下投入改性聚氨酯高聚物分散剂，搅拌均匀。
B、在搅拌条件下加入钛白粉，搅拌均匀后，经过研磨机砂磨，至细度在10～15微米
C、将1，6-己二醇二丙烯酸酯，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，在搅拌条件下，投入到制漆缸中，再将剩余的胺改性环氧树脂和脂肪族聚氨酯、2-羟基-2-甲基-苯基丙酮、二苯基氧化膦投入到制漆缸中，搅拌均匀，
D、在搅拌条件下将有机聚硅氧烷聚醚共聚物流平剂投入到制漆缸中，搅拌均匀后，检测油漆性能合格再留样过滤包装
根据国家标准《室内装饰装修用溶剂形聚氨酯木器涂料（GB/T23997-2009）》的检测标准，性能测试如表1所述：
表1
1：在划百格后用（100℃）水煮3小时漆膜没脱落，有很好的附着力
2：漆膜能很好重涂不会分层现象也减少打磨时间
3：有很好遮盖力那样减少砂穿漏底的不良样品
4：漆膜有高光泽、遮盖力、流平、硬度、附着力、柔韧等效果
5：细度要研磨到10UM那样会减少颗粒点和光泽不均匀现象,对沉淀、贮存、运输、更具稳定性
实施例2
一种白色面漆光固化UV涂料，以重量百分比计为：
胺改性环氧树脂（光固化）：35%
脂肪族聚氨酯树脂（光固化）：25%
2-羟基-2-甲基-苯基丙酮（光引发剂）：2.5%
二苯基氧化膦（光引发剂）：0.5%
改性聚氨酯高聚物（分散剂）：0.6%
聚硅氧烷聚醚共聚物（流平剂）：0.4%
钛白粉（TiO2）（二氧化钛）：10%
1，6-己二醇二丙烯酸酯（活性稀释剂）：12%
三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（活性稀释剂）：14%
制备方法如下：
A、将40﹪胺改性环氧树脂同脂肪族聚氨酯加入到制漆缸中，在搅拌的条件下投入改性聚氨酯高聚物分散剂，搅拌均匀。
B、在搅拌条件下加入钛白粉，搅拌均匀后，经过研磨机砂磨，至细度在10～15微米
C、将1，6-己二醇二丙烯酸酯，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，在搅拌条件下，投入到制漆缸中，再将剩余的胺改性环氧树脂和脂肪族聚氨酯、2-羟基-2-甲基-苯基丙酮、二苯基氧化膦投入到制漆缸中，搅拌均匀，
D、在搅拌条件下将有机聚硅氧烷聚醚共聚物流平剂投入到制漆缸中，搅拌均匀后，检测油漆性能合格再留样过滤包装
性能测试如表2：室内装饰装修用溶剂形聚氨酯木器涂料（GB/T23997-2009）
表2
1：减少胺改性环氧5﹪加多5﹪脂肪族聚氨酯里能提供更好的柔韧性,光泽.
2：对一些要柔韧性、对折性高的漆膜的基材可以适用
3：对沉淀、贮存、运输、更具稳定性
实施例3
一种白色面漆光固化UV涂料，以重量百分比计为：
胺改性环氧树脂（光固化）：28%
脂肪族聚氨酯树脂（光固化）：32%
2-羟基-2-甲基-苯基丙酮（光引发剂）：2.5%
二苯基氧化膦（光引发剂）：0.5%
改性聚氨酯高聚物（分散剂）：0.6%
聚硅氧烷聚醚共聚物（流平剂）：0.4%
钛白粉（TiO2）（二氧化钛）：10%
1，6-己二醇二丙烯酸酯（活性稀释剂）：12%
三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（活性稀释剂）：14%
制备方法如下：
A、将40﹪胺改性环氧树脂同脂肪族聚氨酯加入到制漆缸中，在搅拌的条件下投入改性聚氨酯高聚物分散剂，搅拌均匀。
B、在搅拌条件下加入钛白粉，搅拌均匀后，经过研磨机砂磨，至细度在10～15微米
C、将1，6-己二醇二丙烯酸酯，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，在搅拌条件下，投入到制漆缸中，再将剩余的胺改性环氧树脂和脂肪族聚氨酯、2-羟基-2-甲基-苯基丙酮、二苯基氧化膦投入到制漆缸中，搅拌均匀，
D、在搅拌条件下将有机聚硅氧烷聚醚共聚物流平剂投入到制漆缸中，搅拌均匀后，检测油漆性能合格再留样过滤包装
性能测试如表3所示：室内装饰装修用溶剂形聚氨酯木器涂料（GB/T23997-2009）
表3
| 测试项目 | 测试结果 |
| 细度计（手刮）≥15/um | 10(UM) 无结晶现象 |
| 不挥发份%(105±2℃1h) | 1MG |
| 贮存稳定性【（50±2）℃，7d】 | 未变质 |
| 光泽仪（60°）≥1 | 97° |
| 硬度（擦伤） | 3H |
| 柔韧（弯折）15 mm | 1-2mm |
| 附着力（划百格）≥1 | ≥0级 |
| 遮盖力（手剥） | 不见黑白格 |
| 耐热水性（100℃） | (水煮3小时) 无异常 |
| 耐碱性（50g/L，NaHCO3） | 无异常 |
| 耐醇性（50%，1h） | 无异常 |
| 耐醋（1h） | 无异常 |
| 耐绿茶（1h） | 无异常 |
| 耐干热性【（70±2）℃,15min】 | 无异常 |
1：柔韧性、附着力、流平性、硬度等效果会提高，耐黄变会比加胺改性环氧的差点
2：对沉淀、贮存、运输、更具稳定性
实施例4
一种白色面漆光固化UV涂料，以重量百分比计为：
胺改性环氧树脂（光固化）：26%
脂肪族聚氨酯树脂（光固化）：34%
2-羟基-2-甲基-苯基丙酮（光引发剂）：2%
二苯基氧化膦（光引发剂）：0.3%
改性聚氨酯高聚物（分散剂）：0.6%
聚硅氧烷聚醚共聚物（流平剂）：0.4%
钛白粉（TiO2）（二氧化钛）：10%
1，6-己二醇二丙烯酸酯（活性稀释剂）：12.7%
三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（活性稀释剂）：14%
制备方法如下：
A、取40﹪胺改性环氧树脂同脂肪族聚氨酯加入到制漆缸中，在搅拌的条件下投入改性聚氨酯高聚物分散剂，搅拌均匀。
B、在搅拌条件下加入钛白粉，搅拌均匀后，经过研磨机砂磨，至细度在10～15微米
C、将1，6-己二醇二丙烯酸酯，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，在搅拌条件下，投入到制漆缸中，再将剩余的胺改性环氧树脂和脂肪族聚氨酯、2-羟基-2-甲基-苯基丙酮、二苯基氧化膦投入到制漆缸中，搅拌均匀，
D、在搅拌条件下将有机聚硅氧烷聚醚共聚物流平剂投入到制漆缸中，搅拌均匀后，检测油漆性能合格再留样过滤包装
性能如下如表4所示：室内装饰装修用溶剂形聚氨酯木器涂料（GB/T23997-2009）
表4
| 测试项目 | 测试结果 |
| 细度计（手刮）≥15/um | 10(UM) 无结晶现象 |
| 不挥发份%(105±2℃1h) | ≥1MG |
| 贮存稳定性【（50±2）℃，7d】 | 未变质 |
| 光泽仪（60°）≥1 | 97° |
| 硬度计（擦伤） | 3H |
| 柔韧计（弯折）15mm | 1mm |
| 附着力（划百格） | ≥0级 |
| 遮盖力（手剥） | 不见黑白格 |
| 耐热水性（100℃） | (水煮3小时)无异常 |
| 耐碱性（50g/L，NaHCO3） | 无异常 |
| 耐醇性（50%，1h） | 无异常 |
| 耐醋（1h） | 无异常 |
| 耐绿茶（1h） | 无异常 |
| 耐干热性【（70±2）℃,15min】 | 无异常 |
1：固化速度会提高可以减少光引发剂的使用可以降低成本
2：漆膜会有更好柔韧性、附着力、流平性、硬度、遮盖力等效果
3：对沉淀、贮存、运输、更具稳定性
实施例5
一种白色面漆光固化UV涂料，以重量百分比计为：
胺改性环氧树脂（光固化）：20%
脂肪族聚氨酯树脂（光固化）：40%
2-羟基-2-甲基-苯基丙酮（光引发剂）：2%
二苯基氧化膦（光引发剂）：0.3%
改性聚氨酯高聚物（分散剂）：0.6%
聚硅氧烷聚醚共聚物（流平剂）：0.4%
钛白粉（TiO2）（二氧化钛）：10%
1，6-己二醇二丙烯酸酯（活性稀释剂）：12.7%
三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（活性稀释剂）：14%
制备方法如下：
A、将40﹪胺改性环氧树脂同脂肪族聚氨酯加入到制漆缸中，在搅拌的条件下投入改性聚氨酯高聚物分散剂，搅拌均匀；
B、在搅拌条件下加入钛白粉，搅拌均匀后，经过研磨机砂磨，至细度在10～15微米；
C、将1，6-己二醇二丙烯酸酯，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，在搅拌条件下，投入到制漆缸中，再将剩余的胺改性环氧树脂和脂肪族聚氨酯、2-羟基-2-甲基-苯基丙酮、二苯基氧化膦投入到制漆缸中，搅拌均匀；
D、在搅拌条件下将有机聚硅氧烷聚醚共聚物流平剂投入到制漆缸中，搅拌均匀后，检测油漆性能合格再留样过滤包装
性能测试如表5所示：室内装饰装修用溶剂形聚氨酯木器涂料（GB/T23997-2009）
表5
| 测试项目 | 测试结果 |
| 细度计(手刮）≥15/um | 10(UM) 无结晶现象 |
| 不挥发份%(105±2℃1h) | ≥1MG |
| 贮存稳定性【（50±2）℃，7d】 | 未变质 |
| 光泽仪（60°）≥1 | 98° |
| 硬度（擦伤）HB | 3H |
| 柔韧（弯折）15mm | 1mm |
| 附着力（划百格）≥5 | ≥0级 |
| 遮盖力（手剥） | 不见黑白格 |
| 耐热水性（100℃） | (水煮3小时) 无异常 |
| 耐碱性（50g/L，NaHCO3） | 无异常 |
| 耐醇性（50%，1h） | 无异常 |
| 耐醋（1h） | 无异常 |
| 耐绿茶（1h） | 无异常8 --> |
| 耐干热性【（70±2）℃,15min】 | 无异常 |
以上实例中有树脂的变动、其稳定性没有异常的变化、依然提供高光泽、附着力、遮盖力、流平性、硬度等物理化学性能，以上所述是实验和实践中所获，不含有挥发性和有害等物质，是符合国家环境保护、欧洲标准、是国家倡导高效、环保、节能、优质涂料。
Claims (4)
1.一种白色面漆光固化UV涂料，以重量百分比计为：胺改性环氧丙烯酸脂33％～37％、脂肪族聚氨酯丙烯酸脂23％～27％、2-羟基-2-甲基-苯基丙酮光引发剂2.3％～2.7％、二苯基氧化膦光引发剂0.3％～0.7％、改性聚氨酯高聚物分散剂0.5％～0.7％、聚硅氧烷聚醚共聚物流平剂0.3％～0.5％、钛白粉8％～12％、1，6-己二醇二丙烯酸酯活性稀释剂11％～13％、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯活性稀释剂13％～15％，上述各物质的组份之和为100％。
2.根据权利要求1所述的白色面漆光固化UV涂料，其特征在于：所述的胺改性环氧丙烯酸脂是伯胺或仲胺改性的环氧丙烯酸脂，官能度是3、分子量是4万～6万、在25°下的黏度为30000-50000mPa·s。
3.根据权利要求2所述的白色面漆光固化UV涂料，其特征在于：所述的脂肪族聚氨酯丙烯酸脂为环烷烃脂肪族聚氨酯树脂，官能度是6，分子量是4万～10万、在25°下的黏度是30000±mPa·s。
4.一种制备权利要求1-3中任意一项所述白色面漆光固化UV涂料的方法，其特征在于：制备步骤依次为，
A、取38﹪～42﹪的胺改性环氧丙烯酸脂同脂肪族聚氨酯丙烯酸脂加入到制漆缸中，在搅拌的条件下投入改性聚氨酯高聚物分散剂，搅拌均匀；
B、在步骤A的混合物中加入钛白粉，搅拌均匀后，经过研磨机砂磨，至细度在10～15微米的混合物；
C、将1，6-己二醇二丙烯酸酯，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，在搅拌条件下，投入到制漆缸中，再将剩余的胺改性环氧丙烯酸脂和脂肪族聚氨酯丙烯酸脂、2-羟基-2-甲基-苯基丙酮、二苯基氧化膦投入到制漆缸中，搅拌均匀；
D、在搅拌条件下将聚硅氧烷聚醚共聚物流平剂投入到制漆缸中，搅拌均匀后、再检测包装。
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