CN100562547C - 光固化氟碳涂料及其制备方法和用途 - Google Patents
光固化氟碳涂料及其制备方法和用途 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于涂料领域，特别涉及用于要求高耐候性的建筑材料保护和装饰的光固化氟碳涂料及其制备方法。其主要组成包括含氟(甲基)丙烯酸改性预聚物、反应性(含氟)丙烯酸酯单体、光引发剂、颜料、填料、助剂等。不同配比的涂料组合物用于金属卷材，铝型材、铝塑板、塑钢型材等要求高耐候性的建筑材料，具有漆膜丰满、色彩丰富、硬度高、抗划伤性好、耐候性和耐沾污性好等特点。同时，采用光固化涂装工艺，具有所需生产场地小，设备投资低，生产效率高，能耗少，无污染的优点。
Description
技术领域
本发明属于涂料领域，特别涉及用于要求高耐候性的建筑材料保护和装饰的光固化氟碳涂料及其制备方法。
背景技术
目前，氟碳涂料包括四种类型：一是高温固化氟碳涂料，德国巴斯夫(BASF)公司申请的专利US6255398B1公开了一种氟碳卷材涂料，这种涂料以聚偏氟乙烯(PVDF树脂)为主要成膜物质，在232～250℃高温下熔融塑化成膜，存在能耗高、生产效率低、设备投资高、污染环境等缺点；二是常温固化双组分氟碳涂料，中国专利CN1580154A公开了一种氟碳涂料，通过含羟基的三氟树脂或四氟树脂上的羟基与已二异氰酸酯三聚体进行化学反应成膜，该氟碳涂料具有固化速度慢、溶剂含量高、施工不方便等缺点；三是常温固化单组分氟碳涂料，中国专利CN1696220A公开了一种单组分氟碳涂料，通过含氟甲基丙烯酸单体与丙烯酸酯单体进行共聚，获得含氟丙烯酸树脂，用该含氟树脂所生产的涂料和丙烯酸树脂涂料一样，可以室温固化成膜，不必使用固化剂，简化了施工操作，节约了施工成本；中国专利CN1401713A公开了一种单组分水性纳米氟碳涂料，该涂料以水性乙烯基氟碳乳液为成膜物质，纳米材料作为改性材料，用于建筑内外墙、混凝土结构、金属等表面的涂装，常温固化单组分氟碳涂料成膜过程没有发生化学交联反应，漆膜性能相对较差，同时，固化速度慢，生产效率低。
发明内容
本发明的目的一是提供光固化氟碳涂料，通过喷涂、辊涂、淋涂或刷涂于基材表面后，用紫外光或可见光照射，使涂膜发生光化学聚合反应，在极短时间(几秒钟)内固化，固化后的涂膜具有漆膜丰满、色彩丰富、硬度高、抗划伤性好、耐候性和耐沾污性好等特点。同时，采用光固化涂装工艺，具有所需生产场地小，设备投资低，生产效率高，能耗少，无污染的优点。
本发明的另一目的是提供一种光固化氟碳涂料的制备方法。
本发明的还一目的是提供光固化氟碳涂料的用途。
本发明的光固化氟碳涂料组成和含量为：
含氟丙烯酸改性预聚物 20～80wt％
反应性丙烯酸酯单体、反应性含氟丙烯酸酯单体或它们的混合物
10～60wt％
光引发剂 2～10wt％
颜料 0～40wt％
填料 0～30wt％
助剂 0～3wt％
所述的反应性丙烯酸酯单体是含有1～6个丙烯酰基的丙烯酸酯或它们的混合物；
所述的反应性含氟丙烯酸酯单体是含有1～6个丙烯酰基的含氟丙烯酸酯或它们的混合物；
上述涂料组分中，所述的含氟丙烯酸改性预聚物是用常规方法制得的或市售的，选自含氟环氧丙烯酸酯，含氟环氧甲基丙烯酸酯，含氟聚氨酯丙烯酸酯，含氟聚氨酯甲基丙烯酸酯，含氟聚酯丙烯酸酯，含氟聚酯甲基丙烯酸酯，含氟氨基丙烯酸酯，含氟氨基甲基丙烯酸酯，含氟丙烯酸酯共聚物中的一种或一种以上的混合物。
所述的含有1～6个丙烯酰基的丙烯酸酯是：①单官能度单体，如丙烯酸丁酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸异辛酯(EHA)、甲基丙烯酸羟乙酯(MHEA)、丙烯酸羟乙酯(HEA)、甲基丙烯酸三氟乙酯、丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯或丙烯酸十二氟庚酯等；②二官能度单体，如二缩三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)、二丙二醇二丙烯酸酯(DPGDA)、新戊二醇二丙烯酸酯(NPGDA)、丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯(PO-NPGDA)、邻苯二甲酸双(二乙二醇)二丙烯酸酯(PDDA)或1，6已二醇二丙烯酸酯(HDDA)等；③多官能度单体，如三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(EO-TMPTA)、丙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(PO-TMPTA)、季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)或二季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA)等。通常以上述丙烯酸酯单体中的一种或一种以上的混合物使用。
所述的含有1～6个丙烯酰基的含氟丙烯酸酯是：甲基丙烯酸三氟乙酯、丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯、丙烯酸十二氟庚酯。通常以上述含氟丙烯酸酯单体中的一种或一种以上的混合物使用。
所述的光引发剂是安息香双甲醚(如Ciba 651)、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(如Ciba 1173)、1-羟基-环已基-苯基甲酮(如Ciba 184)、异丙基硫杂蒽酮(如Ciba ITX)、硫代苯基-对氧氮环丙酮(如Ciba 369)、2-甲基-1-[4-甲硫基苯基]-2-吗啉基-1-丙酮(如Ciba 907)、2，4，6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦(如德国巴斯夫公司的BASF TPO)、双一(2，6一二甲基苯甲酞基)-2，4，4一三甲基戊基氧麟(如Ciba 819)、二苯甲酮、4-氯二苯甲酮、4-甲基二苯甲酮、4-二甲氨基-苯甲酸乙酯、4-二甲氨基苯甲酸异辛酯、二乙胺改性三羟甲基丙烷三丙烯酸酯或它们的任意混合物。
上述光引发剂Ciba 1173、Ciba 184、Ciba 369、Ciba 651、Ciba 819、Ciba907或Ciba ITX是瑞士汽巴精化公司的产品。
所述的颜料是无机颜料、有机颜料、金粉(铜粉)、银粉(铝粉)、珠光粉、荧光粉、幻彩颜料、反光颜料或它们的任意混合物。
所述的无机颜料包括钛白粉，碳黑；有机颜料包括酞箐蓝、酞箐绿、棕铬黄，大红。
所述填料是滑石粉或消光粉。
所述消光粉是德国德固萨公司OK 500。
所述的助剂包括流平剂、消泡剂和/或润湿分散剂。其中流平剂所加入量为0～1wt％，消泡剂为0～0.5wt％，润湿分散剂为0～3wt％。
所述流平剂是德国毕克化学公司BYK 306或BYK 358。
所述消泡剂是德国毕克化学公司BYK 055或台湾德谦公司DEUCHEM2700。
所述润湿分散剂是德国毕克化学公司Disperbyk 163。
本发明的光固化氟碳涂料的制备方法步骤为：
(1)将占总体系20～80wt％的含氟丙烯酸改性预聚物、10～60wt％的反应性丙烯酸酯单体、反应性含氟丙烯酸酯单体或它们的混合物和2～10wt％的光引发剂混合，升温至50～60℃，搅拌均匀；
(2)向步骤(1)的体系中加入占总体系0～3wt％的助剂，搅拌充分直至完全溶解；
(3)再将占总体系0～30wt％的填料和0～40wt％的颜料加入到步骤(2)的体系中，搅拌，分散，研磨，过滤，得到光固化氟碳涂料。
本发明的光固化氟碳涂料组合物应用时的光固化光源为紫外光或可见光；涂装方式为喷涂、辊涂、淋涂或刷涂等。
本发明的光固化氟碳涂料可广泛应用于金属卷材，铝型材、铝塑板、塑钢型材等要求高耐候性的建筑材料，具有漆膜丰满、色彩丰富、硬度高、抗划伤性好、耐候性和耐沾污性好等特点。同时，采用光固化涂装工艺，具有所需生产场地小，设备投资低，生产效率高，能耗少，无污染的优点。
具体实施方式
实施例1
(1)将占总体系30wt％的含氟环氧甲基丙烯酸酯、10wt％的含氟聚氨酯丙烯酸酯、45wt％的丙烯酸异辛酯、10wt％的丙烯酸三氟乙酯和2.5wt％的Ciba1173及2wt％的Ciba 184光引发剂混合，升温至50～60℃，搅拌均匀；
(2)向步骤(1)的体系中加入占总体系0.2wt％的BYK 055及0.3wt％的BYK 306，搅拌充分直至完全溶解；分散，过滤，得到光固化高光氟碳涂料。
含氟环氧甲基丙烯酸酯 30wt％
含氟聚氨酯丙烯酸酯 10wt％
丙烯酸异辛酯 45wt％
丙烯酸三氟乙酯 10wt％
Ciba 1173 2.5wt％
Ciba 184 2wt％
BYK 055 0.2wt％
BYK 306 0.3wt％
实施例2
(1)将占总体系20wt％的含氟聚氨酯甲基丙烯酸酯、20wt％的含氟氨基丙烯酸酯、20wt％的HDDA、30wt％的EO-TMPTA和4wt％的Ciba 184光引发剂混合，升温至50～60℃，搅拌均匀；
(2)向步骤(1)的体系中加入占总体系0.5wt％的Disperbyk 163、0.2wt％的DEUCHEM 2700，0.3wt％的BYK358，搅拌充分直至完全溶解；
(3)再将占总体系5wt％的OK 500加入到步骤(2)的体系中，搅拌，分散，乳化，过滤，得到光固化哑光氟碳涂料。
含氟聚氨酯甲基丙烯酸酯 20wt％
含氟氨基丙烯酸酯 20wt％
HDDA 20wt％
EO-TMPTA 30wt％
OK 500 5wt％
Ciba 184 4wt％
Disperbyk 163 0.5wt％
DEUCHEM 2700 0.2wt％
BYK 358 0.3wt％
实施例3
(1)将占总体系10wt％的含氟环氧丙烯酸酯、20wt％的含氟聚酯丙烯酸酯、10wt％的含氟氨基甲基丙烯酸酯、10wt％的TPGDA、10wt％的TMPTA、6wt％的丙烯酸六氟丁酯和2wt％的Ciba 184、2wt％的BASF TPO光引发剂混合，升温至50～60℃，搅拌均匀；
(2)向步骤(1)的体系中加入占总体系0.5wt％的Disperbyk 163，0.2wt％的BYK 055，0.3wt％的BYK306，搅拌充分直至完全溶解；
(3)再将占总体系6wt％的3000目滑石粉、22wt％的钛白粉、1wt％的酞箐蓝加入到步骤(2)的体系中，搅拌，分散，研磨，过滤，得到光固化蓝色氟碳涂料。
含氟环氧丙烯酸酯 10wt％
含氟聚酯丙烯酸酯 20wt％
含氟氨基甲基丙烯酸酯 10wt％
TPGDA 10wt％
TMPTA 10wt％
丙烯酸六氟丁酯 6wt％
Ciba 184 2wt％
BASF TPO 2wt％
3000目滑石粉 6wt％
钛白粉 22wt％
酞箐蓝 1wt％
Disperbyk 163 0.5wt％
BYK 055 0.2wt％
BYK 306 0.3wt％
实施例4
(1)将占总体系30wt％的含氟聚氨酯丙烯酸酯、20wt％的含氟聚酯甲基丙烯酸酯、25wt％的PO-NPGDA、5wt％的DPHA、5wt％的甲基丙烯酸十二氟庚酯和3wt％的Ciba 184、1wt％的Ciba 819光引发剂混合，升温至50～60℃，搅拌均匀；
(2)向步骤(1)的体系中加入占总体系0.5wt％的Disperbyk 163，0.2wt％的BYK 055，0.3wt％的BYK358，搅拌充分直至完全溶解；
(3)再将占总体系10wt％的银粉加入到步骤(2)的体系中，搅拌，分散，过滤，得到光固化银色氟碳涂料。
含氟聚氨酯丙烯酸酯 30wt％
含氟聚酯甲基丙烯酸酯 20wt％
PO-NPGDA 25wt％
DPHA 5wt％
甲基丙烯酸十二氟庚酯 5wt％
Ciba 184 3wt％
Ciba 819 1wt％
银粉 10wt％
Disperbyk 163 0.5wt％
BYK 055 0.2wt％
BYK 358 0.3wt％
实施例5
(1)将占总体系60wt％的含氟丙烯酸酯共聚物、20wt％的TPGDA、10wt％的EO-TMPTA和3wt％的Ciba 651、2wt％的Ciba 369光引发剂混合，升温至50～60℃，搅拌均匀；
(2)向步骤(1)的体系中加入占总体系0.5wt％的Disperbyk 163，0.2wt％的DEUCHEM 2700，0.3wt％的BYK358，搅拌充分直至完全溶解；
(3)再将占总体系4wt％的荧光粉加入到步骤(2)的体系中，搅拌，分散，过滤，得到光固化荧光氟碳涂料。
含氟丙烯酸酯共聚物 60wt％
TPGDA 20wt％
EO-TMPTA 10wt％
Ciba 651 3wt％
Ciba 369 2wt％
荧光粉 4wt％
Disperbyk 163 0.5wt％
DEUCHEM 2700 0.2wt％
BYK 358 0.3wt％
实施例效果
采用喷涂、辊涂、淋涂或刷涂等方式涂装，施工时粘度过大可用溶剂(丁酮∶乙酸丁酯＝1∶1)稀释，涂膜厚度为5～100um，经紫外光固化后效果如下：
| 检测项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 测试方法 |
| 固化时间(s) | 2 | 3 | 4 | 3 | 5 | 企业标准 |
| 硬度(H) | 2 | 3 | 2 | 3 | 2 | GB 6739-1996 |
| 光泽或颜色 | 高光 | 哑光 | 蓝色 | 闪光效果 | 荧光效果 | 企业标准 |
| 附着力(级) | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | GB 9286-1998 |
| 耐磨性(mg) | 0.003 | 0.002 | 0.003 | 0.003 | 0.002 | GB 1768-1989 |
| 耐水性(240h) | 无变化 | 无变化 | 无变化 | 无变化 | 无变化 | GB 1733-1993 |
| 耐碱性(72h) | 无变化 | 无变化 | 无变化 | 无变化 | 无变化 | GB 9265-1988 |
| 耐洗刷性(2000次) | 无变化 | 无变化 | 无变化 | 无变化 | 无变化 | GB 9266-1988 |
| 耐人工气候老化性(2000h) | 无变化 | 无变化 | 无变化 | 无变化 | 无变化 | GB 1865-1997 |
| 耐沾污性，％ | 1 | 2 | 2 | 1 | 2 | GB 9780-1988 |
Claims (10)
1.一种光固化氟碳涂料，其特征是，该涂料的组成和含量为：
含氟丙烯酸改性预聚物 20～80wt％
反应性丙烯酸酯单体、反应性含氟丙烯酸酯单体或它们的混合物
10～60wt％
光引发剂 2～10wt％
颜料 0～40wt％
填料 0～30wt％
助剂 0～3wt％
所述的反应性丙烯酸酯单体是含有1～6个丙烯酰基的丙烯酸酯或它们的混合物；
所述的反应性含氟丙烯酸酯单体是含有1～6个丙烯酰基的含氟丙烯酸酯或它们的混合物。
2.根据权利要求1所述的涂料，其特征是：所述的含氟丙烯酸改性预聚物选自含氟环氧丙烯酸酯，含氟环氧甲基丙烯酸酯，含氟聚氨酯丙烯酸酯，含氟聚氨酯甲基丙烯酸酯，含氟聚酯丙烯酸酯，含氟聚酯甲基丙烯酸酯，含氟氨基丙烯酸酯，含氟氨基甲基丙烯酸酯，含氟丙烯酸酯共聚物中的一种或一种以上的混合物。
3.根据权利要求1所述的涂料，其特征是：所述的含有1～6个丙烯酰基的丙烯酸酯是：丙烯酸丁酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯、丙烯酸十二氟庚酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯、邻苯二甲酸双(二乙二醇)二丙烯酸酯、1，6己二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯或二季戊四醇六丙烯酸酯；
所述的含有1～6个丙烯酰基的含氟丙烯酸酯是：甲基丙烯酸三氟乙酯、丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯或丙烯酸十二氟庚酯。
4.根据权利要求1所述的涂料，其特征是：所述的光引发剂是安息香双甲醚、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、1-羟基-环己基-苯基甲酮、异丙基硫杂蒽酮、硫代苯基-对氧氮环丙酮、2-甲基-1-[4-甲硫基苯基]-2-吗啉基-1-丙酮、2，4，6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦、双一(2，6一二甲基苯甲酰基)-2，4，4一三甲基戊基氧麟、二苯甲酮、4-氯二苯甲酮、4-甲基二苯甲酮、4-二甲氨基-苯甲酸乙酯、4-二甲氨基苯甲酸异辛酯、二乙胺改性三羟甲基丙烷三丙烯酸酯或它们的任意混合物。
5.根据权利要求1所述的涂料，其特征是：所述的颜料是无机颜料、有机颜料、金粉、银粉、珠光粉、荧光粉、幻彩颜料、反光颜料或它们的任意混合物。
6.根据权利要求1所述的涂料，其特征是：所述填料是滑石粉或消光粉。
7.根据权利要求1所述的涂料，其特征是：所述的助剂包括流平剂、消泡剂和/或润湿分散剂。
8.根据权利要求7所述的涂料，其特征是：所述流平剂是BYK 306或BYK358；所述消泡剂是BYK 055或DEUCHEM 2700；所述润湿分散剂是Disperbyk163。
9.一种根据权利要求1～8任一项所述的涂料的制备方法，其特征是，该方法的步骤为：
(1)将占总体系20～80wt％的含氟丙烯酸改性预聚物、10～60wt％的反应性丙烯酸酯单体、反应性含氟丙烯酸酯单体或它们的混合物和2～10wt％的光引发剂混合，升温至50～60℃，搅拌均匀；
(2)向步骤(1)的体系中加入占总体系0～3wt％的助剂，搅拌充分直至完全溶解；
(3)将占总体系0～30wt％的填料和0～40wt％的颜料加入到步骤(2)的体系中，搅拌，分散，研磨，过滤，得到光固化氟碳涂料。
10.一种根据权利要求1～8所述的涂料的用途，其特征是：所述的涂料应用于金属卷材、铝型材、铝塑板、塑钢型材表面的涂装。
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