CN101100583B - 高附着紫外光聚氨酯双重固化木器涂料及其制备方法 - Google Patents
高附着紫外光聚氨酯双重固化木器涂料及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种高附着紫外光聚氨酯双重固化木器涂料,包括双组分底漆和面漆,按重量分数,底漆A:30-50份带-NCO基团的聚氨酯丙烯酸酯;10-20份改性纳米二氧化硅;10-20份超细滑石粉;20-40份活性稀释剂以及1-5份光引发剂;底漆B为:20-30份带羟基基团的聚氨酯丙烯酸酯;10-20份改性纳米二氧化硅;10-20份超细滑石粉;20-40份活性稀释剂以及1-5份光引发剂,面漆为:10-30份聚氨酯丙烯酸酯;10-30份环氧丙烯酸酯;10-30份改性纳米二氧化硅;20-40份活性稀释剂以及1-5份光引发剂。本发明能提高涂层附着力、机械强度和耐磨性,适用于广泛用于大面积油性木材木的涂装。
Description
技术领域
本发明属于紫外光固化木器涂料技术领域,具体涉及到一种适用于油性木材生产的木门用的高附着紫外光聚氨酯双重固化木器涂料的制备方法。
技术背景
紫外光固化涂料是二十世纪60年代发展起来的一项节能和环保的新技术。通过紫外光照射光固化涂料上时,激发分解涂料中的光引发剂,生成游离基,活性游离基撞击涂料中的双键并反应形成增长链,这一反应继续延伸,使活性稀释剂和齐聚物中的双键断裂,交联成膜。它节省能源,在紫外光固化中不必加热,一般紫外光固化能耗为热固化能耗的1/5。由于紫外光固化涂料中几乎不含挥发性溶剂,对环境污染小。另外,紫外光固化涂料固化速度快,可在几秒之内固化,便于流水线生产,节省场地空间,劳动生产率高,有利于降低综合经济成本。
近几年,随着国家环保法规的日趋完善,以及人们对保护环境节约能源的意识的不断加强,促使涂料向节省能源和无污染及节约型涂料的方向发展,因此,紫外光固化涂料发展迅速,其中应用最广的是紫外光固化木器涂料。目前主要的问题是漆膜过于硬脆,附着力差,当被涂物面积过大时,由于漆膜固化时强烈收缩会导致板材变形甚至漆膜开裂、脱落。尤其是木材的油性较重时,漆膜基本无法附着。再则紫外光固化涂料表面由于氧阻聚作用,表面的耐磨性差,需通过加入无机耐磨粉的办法来提高耐磨性,但无机耐磨粉与涂料相容性差,增稠效果明显,不能多加,否则严重影响流平性,而且无机耐磨粉在涂料容易沉淀,影响漆膜表面耐磨效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种能提高涂层附着力、机械强度和耐磨性,并适用于大面积油性木材生产的高附着紫外光聚氨酯双重固化木器涂料及其制备方法。
本发明的目的中的提供一种高附着紫外光聚氨酯双重固化木器涂料,其特征在于:包括双组底漆和单组分面漆,
a、所述双组分底漆的组分和重量分数为:
底漆A:
带-NCO基团的聚氨酯丙烯酸酯 30-50份;
改性纳米二氧化硅 10-20份;
超细滑石粉 10-20份;
活性稀释剂 20-40份;
芳香酮光引发剂和烷基芳基酮类光引发剂 1-5份;
底漆B:
带羟基基团的聚氨酯丙烯酸酯 20-30份;
改性纳米二氧化硅 10-20份;
超细滑石粉 10-20份;
活性稀释剂 20-40份;
芳香酮光引发剂和烷基芳基酮类光引发剂 1-5份;
b、所述单组面漆的组分和重量分数为:
聚氨酯丙烯酸酯 10-30份;
环氧丙烯酸酯 10-30份;
改性纳米二氧化硅 10-30份;
活性稀释剂 20-40份;
芳香酮光引发剂和烷基芳基酮类光引发剂 1-5份。
其中:所述的底漆A、底漆B和面漆还可增加稳定剂、分散剂和流平剂,按重量分数,稳定剂为0.01-0.2份,分散剂为0.4-0.8份,流平剂为0.1-0.3份。
本发明的高附着紫外光聚氨酯双重固化木器涂料的制备方法,底漆按以下步骤进行制备:
双组分底漆按以下步骤进行制备:
底漆A:
(1)、按重量分数将纳米改性二氧化硅和超细滑石粉(≥1250目)加入到液态的活性稀释剂中,在温度为0℃-50℃下,以3000-6000n/min搅拌速度下将粉末状物料在活性稀释剂中分散均匀;
(2)、按上述的重量分数加入带-NCO基团的聚氨酯丙烯酸酯,在温度为0℃-50℃、搅拌速度在500-1000n/min下使物料分散均匀;
(3)、按重量分数再加入芳香酮类光引发剂和烷基芳基酮类光引发剂,在温度为0℃-50℃下,搅拌速度在500-1000n/min,使物料分散均匀,过滤即为底漆A成品;
底漆B:
(1)、按重量分数将纳米改性二氧化硅和超细滑石粉(≥1250目)加入到液态的活性稀释剂中,在温度为0℃-50℃下,以3000-6000n/min搅拌速度下将粉末状物料在活性稀释剂中分散均匀;
(2)、按上述的重量分数加入带羟基基团的聚氨酯丙烯酸酯,在温度为0℃-50℃、搅拌速度在500-1000n/min下使物料分散均匀;
(3)、按重量分数再加入芳香酮类光引发剂和烷基芳基酮类光引发剂,在温度为0℃-50℃下,搅拌速度在500-1000n/min,使物料分散均匀,过滤即为底漆B成品;
使用时,将底漆A成品和底漆B成品等量搅拌混合成为双组分底漆;
单组分面漆按以下步骤进行制备:
(1)、按重量分数将纳米改性二氧化硅加入到液态的活性稀释剂中,在温度为0℃-50℃下,以3000-6000n/min搅拌速度下将粉末状物料在活性稀释剂中分散均匀;
(2)、按上述的重量分数加入聚氨酯丙烯酸酯和环氧丙烯酸酯,在温度为0℃-50℃、搅拌速度在500-1000n/min下使物料分散均匀;
(3)、按重量分数再加入芳香酮类光引发剂和烷基芳基酮类光引发剂,在温度为0℃-50℃下,搅拌速度在500-1000n/min,使物料分散均匀,过滤即为面漆成品。
本发明采用上述技术方案后的积极效果:
1、本发明的木器涂料底漆所用的聚氨酯丙烯酸酯树脂分别带-NCO基团和-OH基团,采用双重交联方式固化,在发生紫外光固化后,漆膜中的-NCO基团和-OH基团的继续交联反应生成氨酯键,拉伸强度和韧性进一步提高,使漆膜同时具有紫外光固化和双组分聚氨酯技术的优点,防止出现漆膜开裂,尤其-NCO基团还和木质纤维中的-OH基团发生交联反应,涂层和基材能形成牢固的化学键,比简单的界面物理作用强得多,因此大大增强涂膜的附着力,尤其对于油性木材的表面能产生良好的附着力。
2、本发明木器涂料的填料为改性纳米二氧化硅,经过改性处理后的纳米二氧化硅明显提高了与基料的相容性,使二氧化硅容易被基料润湿,在涂料中分散更均匀,可添加的量更多,在固化涂层中可起到缓冲收缩应力的作用,由于木门面积较大,有效地降低了固化过程中的收缩程度,对提高附着力尤为重要,同时均匀分布的纳米二氧化硅能显著提高涂层机械强度和耐磨性,增强抗刮伤性。
3、本发明的木器涂料中加入芳香酮类光引发剂,使其有效地与氧反应,起自动氧化剂的作用,不仅清除了体系中的氧,产物经光敏分解后还会导致初级自由基的增加,从而提高光固化速度,缩短了固化时间,提高了涂膜的硬度,而且涂膜变得透明,同时由于固化速度加快,使体系中活性稀释剂的挥发减少,降低了涂装中的气昧,能满足生产流水线要求快速高效的需要。
4、本发明采用双组分的底漆和单组分的面漆,并分别控制各组成和重量份数,解决了环氧丙烯酸树脂冲击强度低、发脆等弊端,改善了漆膜的柔韧性,不仅能保证漆膜硬度高、耐化学溶剂性以及光泽高等,且能满足施工性能。
具体实施方式
本发明的高附着紫外光聚氨酯双重固化木器涂料,包括双组分底漆和单组分面漆,底漆A的组分和重量分数为:30-50份的带-NCO基团的聚氨酯丙烯酸酯;10-20份的改性纳米二氧化硅;10-20份的超细滑石粉,该超细滑石粉的粒度≥1250目;20-40份的活性稀释剂以及1-5份的芳香酮类光引发剂和烷基芳基酮类光引发剂。
底漆B的组分和重量分数为:20-30份的带羟基基团的聚氨酯丙烯酸酯;10-20份的改性纳米二氧化硅;10-20份的超细滑石粉,该超细滑石粉的粒度≥1250目;20-40份的活性稀释剂以及1-5份的芳香酮类光引发剂和烷基芳基酮类光引发剂。
面漆的组分和重量分数为:10-30份的聚氨酯丙烯酸酯;10-30份的环氧丙烯酸酯;10-30份的改性纳米二氧化硅;20-40份的活性稀释剂以及1-5份的芳香酮类光引发剂和烷基芳基酮类光引发剂。
本发明在底漆A、底漆B以及面漆还分别具有稳定剂、分散剂和流平剂,按重量分数,为0.01-0.2份的稳定剂,0.4-0.8份的分散剂为和0.1-0.3的流平剂,如稳定剂选用对羟基苯甲醚,分散剂选用EFKA4010、EFKA4060分散剂,而流平剂选用EFKA3777、EFKA358等,能进一步改善涂膜状态和性能。
本发明的带-NCO基团的聚氨酯丙烯酸酯为芳香族聚氨酯丙烯酸酯或/和脂肪族聚氨酯丙烯酸酯,如UAXPLS2396、UAXP2510,重量分数比没有限制。
本发明的带羟基基团的聚氨酯丙烯酸酯为芳香族聚氨酯丙烯酸酯或/和脂肪族聚氨酯丙烯酸酯,如UAXPLS2265等。
本发明的聚氨酯丙烯酸酯为芳香族聚氨酯丙烯酸酯或/和脂肪族聚氨酯丙烯酸酯,如6141-100、6121F-80,重量分数比没有限制。
本发明的环氧丙烯酸酯为双酚A环氧丙烯酸酯或/和脂肪酸改性环氧丙烯酸酯,如621A-80、624A-75,重量分数比没有限制。
本发明的改性纳米二氧化硅为十二酸改性纳米二氧化硅或/和十二醇改性纳米二氧化硅,重量分数比没有限制。
本发明的活性稀释剂为单官能团稀释剂、双官能团稀释剂或三官能团稀释剂其中之一,或任意其中二种的混合物,或三种的混合物。如单官能团稀释剂选用丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯。而双官能团稀释剂选用邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯、邻苯二甲酸三丙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、1,4丁二醇二丙烯酸酯、乙氧基化双酚A二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯。三官能团稀释剂选用三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、或丙氧基化甘油三丙烯酸酯等。当为任意其中二种的混合物或三种的混合物其重量分数比不限。
而芳香酮光引发剂为二苯甲酮和叔胺的混合物或四甲基米蚩酮;烷基芳基酮类光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-1丙酮或1-羟基-环己基苯酮。
本本发明的双组分底漆其底漆A的具体组分及重量分数见表1、表2,
底漆B的具体组分及重量分数见表3、表4,
表1
表2
表3
表4
面漆的具体组分及重量分数见表5、表6。
表5
表6
底漆按以下步骤进行制备:
底漆A:
(1)、按表1和表2的重量分数将纳米改性二氧化硅和超细滑石粉(≥1250目)加入到液态的活性稀释剂中,在温度为0℃-50℃下,以3000-6000n/min搅拌速度下将粉末状物料在活性稀释剂中分散均匀。当需要加入稳定剂、分散剂和流平剂时,可按表1和表2的重量分数与纳米改性二氧化硅和超细滑石粉一起加入液态的活性稀释剂中,该温度最好在20℃~35℃,其搅拌速度控制在4000-5000n/min之间。
(2)、按表1和表2的重量分数加入带-NCO基团的聚氨酯丙烯酸酯,在温度为0℃-50℃、搅拌速度在500-1000n/min下使物料分散均匀,该温度最好在20℃~35℃,其搅拌速度控制在4000-5000n/min之间。
(3)、按表1和表2的重量分数再加入芳香酮类光引发剂和烷基芳基酮类光引发剂,在温度为0℃-50℃下,搅拌速度在500-1000n/min,使物料分散均匀,过滤后物料细度≤70um,得到底漆A成品。
底漆B:
(1)、按表3和表4的重量分数将纳米改性二氧化硅和超细滑石粉(≥1250目)加入到液态的活性稀释剂中,在温度为0℃-50℃下,以3000-6000n/min搅拌速度下将粉末状物料在活性稀释剂中分散均匀。当需要加入稳定剂、分散剂和流平剂时,可按表3和表4的重量分数与纳米改性二氧化硅和超细滑石粉(≥1250目)一起加入液态的活性稀释剂中,该温度最好在20℃~35℃,其搅拌速度控制在4000-5000n/min之间。
(2)、按表3和表4的重量分数加入带羟基基团的聚氨酯丙烯酸酯,在温度为0℃-50℃、搅拌速度在500-1000n/min下使物料分散均匀。该温度最好在20℃~35℃,其搅拌速度控制在4000-5000n/min之间。
(3)、按表3和表4的重量分数再加入芳香酮类光引发剂和烷基芳基酮类光引发剂,在温度为0℃-50℃下,搅拌速度在500-1000n/min,使物料分散均匀,过滤后物料细度≤70um,得到底漆B成品。
使用时,将底漆A成品和底漆B成品等量搅拌混合成为双组分底漆。
单组分面漆按以下步骤进行制备:
(1)、按表5和表6的重量分数将纳米改性二氧化硅加入到液态的活性稀释剂中,在温度为0℃-50℃下,以3000-6000n/min搅拌速度下将粉末状物料在活性稀释剂中分散均匀。当需要加入稳定剂、分散剂和流平剂时,可按表5和表6的重量分数与纳米改性二氧化硅一起加入液态的活性稀释剂中,该温度最好在20℃~35℃,其搅拌速度控制在4000-5000n/min之间。
(2)、按表5和表6的重量分数加入聚氨酯丙烯酸酯和环氧丙烯酸酯,在温度为0℃-50℃、搅拌速度在500-1000n/min下使物料分散均匀,该温度最好在20℃~35℃,其搅拌速度控制在4000-5000n/min之间。
(3)、按5和表6的重量分数再加入芳香酮类光引发剂和烷基芳基酮类光引发剂,在温度为0℃-50℃下,搅拌速度在500-1000n/min,使物料分散均匀,该温度最好在20℃~35℃,其搅拌速度控制在700-800n/min之间,对物料过滤即为面漆成品,面漆过滤后物料细度≤35um,得到单组分面漆成品。
将本发明的底漆和面漆涂覆在木门上经紫外光固化后,按HG/T3655-1999检测,其检测结果见表7。
表7
Claims (9)
1.一种高附着紫外光聚氨酯双重固化木器涂料,其特征在于:包括双组分底漆和单组分面漆,
a、所述双组分底漆的组分和重量分数为:
底漆A:
带-NCO基团的聚氨酯丙烯酸酯 30-50份;
改性纳米二氧化硅 10-20份;
超细滑石粉 10-20份;
活性稀释剂 20-40份;
芳香酮类光引发剂和烷基芳基酮类光引发剂 1-5份;
底漆B:
带羟基基团的聚氨酯丙烯酸酯 20-30份;
改性纳米二氧化硅 10-20份;
超细滑石粉 10-20份;
活性稀释剂 20-40份;
芳香酮类光引发剂和烷基芳基酮类光引发剂 1-5份;
使用时,将底漆A成品和底漆B成品等量搅拌混合成为双组分底漆;
b、所述单组分面漆的组分和重量分数为:
聚氨酯丙烯酸酯 10-30份;
环氧丙烯酸酯 10-30份;
改性纳米二氧化硅 10-30份;
活性稀释剂 20-40份;
芳香酮类光引发剂和烷基芳基酮类光引发剂 1-5份,
其中上述的改性纳米二氧化硅为十二酸改性纳米二氧化硅或/和十二醇改性纳米二氧化硅。
2.根据权利要求1所述的高附着紫外光聚氨酯双重固化木器涂料,其特征在于:所述的底漆A、底漆B和面漆还均具有稳定剂、分散剂和流平剂,按重量分数,稳定剂为0.01-0.2份,分散剂为0.4-0.8份和流平剂为0.1-0.3份。
3.根据权利要求1所述的高附着紫外光聚氨酯双重固化木器涂料,其特征在于:所述的带-NCO基团的聚氨酯丙烯酸酯为芳香族聚氨酯丙烯酸酯或/和脂肪族聚氨酯丙烯酸酯。
4.根据权利要求1所述的高附着紫外光聚氨酯双重固化木器涂料,其特征在于:所述带羟基基团的聚氨酯丙烯酸酯为芳香族聚氨酯丙烯酸酯或/和脂肪族聚氨酯丙烯酸酯。
5.根据权利要求1所述的高附着紫外光聚氨酯双重固化木器涂料,其特征在于:所述面漆中的聚氨酯丙烯酸酯为芳香族聚氨酯丙烯酸酯或/和脂肪族聚氨酯丙烯酸酯。
6.根据权利要求1所述的高附着紫外光聚氨酯双重固化木器涂料,其特征在于:所述环氧丙烯酸酯为双酚A环氧丙烯酸酯或/和脂肪酸改性环氧丙烯酸酯。
7.根据权利要求1所述的高附着紫外光聚氨酯双重固化木器涂料,其特征在于:所述活性稀释剂为单官能团稀释剂、双官能团稀释剂或三官能团稀释剂其中之一,或任意其中二种的混合物,或三种的混合物。
8.根据权利要求1所述的高附着紫外光聚氨酯双重固化木器涂料,其特征在于:所述的芳香酮类光引发剂为二苯甲酮和叔胺的混合物或四甲基米蚩酮,所述的烷基芳基酮类光引发剂为1-羟基-环己基苯酮。
9.根据权利要求1所述的高附着紫外光聚氨酯双重固化木器涂料的制备方法,其特征在于:
双组分底漆按以下步骤进行制备:
底漆A:
(1)、按重量分数将纳米改性二氧化硅和粒度≥1250目的超细滑石粉加入到液态的活性稀释剂中,在温度为0℃-50℃下,以3000-6000n/min搅拌速度下将粉末状物料在活性稀释剂中分散均匀;
(2)、按上述的重量分数加入带-NCO基团的聚氨酯丙烯酸酯,在温度为0℃-50℃、搅拌速度在500-1000n/min下使物料分散均匀;
(3)、按重量分数再加入芳香酮光引发剂和烷基芳基酮类光引发剂,在温度为0℃-50℃下,搅拌速度在500-1000n/min,使物料分散均匀,过滤即为底漆A成品;
底漆B:
(1)、按重量分数将纳米改性二氧化硅和粒度≥1250目的超细滑石粉加入到液态的活性稀释剂中,在温度为0℃-50℃下,以3000-6000n/min搅拌速度下将粉末状物料在活性稀释剂中分散均匀;
(2)、按上述的重量分数加入带羟基基团的聚氨酯丙烯酸酯,在温度为0℃-50℃、搅拌速度在500-1000n/min下使物料分散均匀;
(3)、按重量分数再加入芳香酮光引发剂和烷基芳基酮类光引发剂,在温度为0℃-50℃下,搅拌速度在500-1000n/min,使物料分散均匀,过滤即为底漆B成品;
使用时,将底漆A成品和底漆B成品等量搅拌混合成为双组分底漆;
单组分面漆按以下步骤进行制备:
(1)、按重量分数将纳米改性二氧化硅加入到液态的活性稀释剂中,在温度为0℃-50℃下,以3000-6000n/min搅拌速度下将粉末状物料在活性稀释剂中分散均匀;
(2)、按上述的重量分数加入聚氨酯丙烯酸酯和环氧丙烯酸酯,在温度为0℃-50℃、搅拌速度在500-1000n/min下使物料分散均匀;
(3)、按重量分数再加入芳香酮光引发剂和烷基芳基酮类光引发剂,在温度为0℃-50℃下,搅拌速度在500-1000n/min,使物料分散均匀,过滤即为面漆成品。
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