CN101654570A - 一种水性紫外光固化涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水性紫外光固化涂料，含有水性紫外光固化树脂、光引发剂、助剂、水，其特征在于，还有丙烯酸乳液和缓蚀剂，各组分及其质量分数如下：水性紫外光固化树脂15～45％，丙烯酸乳液15～45％，光引发剂2～10％，缓蚀剂2～5％，助剂0.2～1％，余量为水。其中的丙烯酸乳液具有增进附着力的功能，使得涂料在金属表面上的附着力大大提高，有利于改善涂膜防腐蚀性能，不需要用活性稀释剂调节涂膜的附着力，减少了活性稀释剂对环境和人体的危害；其中适量缓蚀剂增加了涂膜的防腐蚀作用。本发明的水性紫外光固化涂料，特别适用于金属基材例如铁、铝、铜、镍等表面的中长期防护装饰。
Description
技术领域
本发明涉及一种水性紫外光固化涂料，特别适合金属表面的中长期防护装饰。
背景技术
金属防腐蚀一直是金属防腐蚀界研究的热点和难点，以前虽然有一些控制腐蚀的措施，但金属腐蚀仍严重困扰人们。全球每年钢铁总量的30％左右因腐蚀而变成无用的废铁。全世界因腐蚀所造成的损失比火山、地震等自然灾害造成损失的总和还大。目前国内外研制、生产的防腐蚀涂料大多是溶剂型的，由于溶剂具有挥发性，程度不同地严重破坏生存环境。所以，减少防腐蚀涂料中的溶剂成为一个重要的研究课题，而紫外光固化涂料作为一种新型节能环保材料用于解决普通防腐蚀涂料的污染问题，已经成为一个重要的研究方向。CN1294163公开的紫外光金属防腐装饰漆，以丙烯酸环氧树脂、稀释剂、光引发剂、助剂组成，能用于基材防腐蚀、上光并且无环境污染，抗腐蚀性强，装饰效果好。但是这种涂料中含有的稀释剂虽然不会挥发到大气中造成污染，可是对人体皮肤具有一定的刺激性，对使用带来一定不便，而且它对金属只能起到初期防护作用；ZL02138207.7采用顺酐改性的环氧丙烯酸酯作为活性低聚物，添加带有环氧基团的附着力促进树脂，有效的改善了涂层对金属的附着力，但在配方中仍需要一定量的活性稀释剂；CN1696226公开的水性紫外光固化涂料，虽然减少了稀释剂对人体的刺激性，但所采用的水性丙烯酸单体对人体仍旧有害，而且只适用于皮革或人造革等柔性表面，且不具有防腐蚀作用。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以实现对金属表面的中长期防护，对环境和人身危害性低的水性紫外光固化涂料。
实现本发明目的的技术方案是：一种水性紫外光固化涂料，含有水性紫外光固化树脂、光引发剂、助剂、水，其特征在于，还有丙烯酸乳液和缓蚀剂，各组分及其质量分数如下：水性紫外光固化树脂15～45％，丙烯酸乳液15～45％，光引发剂2～10％，缓蚀剂2～5％，助剂0.2～1％，余量为水。
上述涂料中，所述水性紫外光固化树脂是指水性环氧丙烯酸酯、水性聚酯丙烯酸酯、水性聚氨酯丙烯酸酯、带双键的水性丙烯酸树脂中的一种或一种以上。
上述涂料中，所述丙烯酸乳液是纯丙烯酸乳液、醋酸乙烯-丙烯酸乳液、苯乙烯-丙烯酸乳液、有机硅-丙烯酸乳液中的一种。
上述涂料中，所述光引发剂是二苯甲酮、安息香双甲醚、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羟基-环己基苯基酮-1、2，2-二甲氧基-1，2-二苯基乙酮-1、双(2，4，6-三甲基苯甲酰)苯基氧化膦中的一种或一种以上。
上述涂料中，其特征在于，所述缓蚀剂是苯骈三氮唑、甲基苯骈三氮唑、2-羟基膦酸基乙酸、巯基苯骈噻唑、环烷酸咪唑啉中的一种或一种以上。
上述涂料中，所述助剂是流平剂和消泡剂。
本发明的技术效果是：本发明技术方案的水性紫外光固化涂料，除了水性紫外光固化树脂、光引发剂、助剂和水之外，还配入了丙烯酸乳液和缓蚀剂，所配入的丙烯酸乳液具有增进附着力的功能，使得涂料在金属表面上的附着力大大提高，有利于改善涂膜防腐蚀性能，且不需要用活性稀释剂调节涂膜的附着力，减少了活性稀释剂对环境和人体的危害；所配入的适量缓蚀剂增加了涂膜的防腐蚀作用；另外，由于本发明涂料各组分搭配合理、用量适当，不仅各组分作用得到充分发挥而且各组分还具有协同作用。对本发明涂料固化后的涂膜检测表明(见表8)，其防腐蚀性能可以满足对金属的中长期防护的要求。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步具体描述，但不局限于此。
实施例和比较例所用原料，除另有说明外，均为涂料工业用。所有原料均可从市场购得。
(一)制备水性紫外光固化涂料及其检测样板
实施例1
①配方见表1
表1
| 组分 | 原料名称 | 用量，质量分数(％) |
| 水性光固化树脂 | HUV水性UV树脂 | 35 |
| 丙烯酸乳液 | AM 185 RS | 20 |
| 光引发剂 | 2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮 | 2.5 |
| 缓蚀剂 | 苯骈三氮唑 | 2.0 |
| 助剂 | 消泡剂BYK022流平剂BYK310 | 0.20.3 |
| 水 | 去离子水 | 补足至100 |
注：HUV水性UV树脂为中山市中侨涂料粘胶有限公司生产的水性环氧UV树脂的产品牌号；AM 185 RS是法国宝时公司生产的纯丙烯酸乳液的产品牌号；BYK022、BYK310分别为德国BYK公司生产的消泡剂和流平剂的产品牌号；
②制备涂料
按表1配方量将2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮加到HUV水性UV树脂中溶解，然后在搅拌情况下依次加入去离子水、AM 185 RS、苯骈三氮唑、BYK022、BYK310并搅拌均匀即制得本发明水性紫外光固化涂料A；
③制备检测样板
取上述涂料A喷涂在表面打磨均匀的马口铁板上，在60℃环境下烘烤5分钟，然后用中压汞灯照射固化，辐照剂量不小于750mj/cm2(波谱区间250～410nm)，即制得样板，保存供检测用；
实施例2
①配方见表2
表2
| 组分 | 原料名称 | 用量，质量份％ |
| 水性光固化树脂 | Desmolux XP 2587 | 45 |
| 丙烯酸乳液 | AM 185 RS | 20 |
| 光引发剂 | 1-羟基-环己基苯基酮-1 | 3.5 |
| 缓蚀剂 | 苯骈三氮唑 | 2.0 |
| 助剂 | 消泡剂BYK022流平剂BYK310 | 0.20.3 |
| 水 | 去离子水 | 补足至100 |
注：Desmolux XP 2587为拜耳公司生产的水性聚氨酯丙烯酸酯的产品牌号；
②制备涂料
按表2配方量将1-羟基-环己基苯基酮-1加到Desmolux XP 2587中溶解(可略微升温便于溶解)，然后在搅拌情况下依次加入去离子水、AM 185 RS、苯骈三氮唑、BYK022、BYK310并搅拌均匀即制得本发明水性紫外光固化涂料B；
③制备检测样板
取上述涂料B喷涂在表面打磨均匀的马口铁板上，在60℃环境下烘烤5分钟，然后用中压汞灯照射固化，辐照剂量不小于450mj/cm2(波谱区间250-410nm)，即制得样板，保存供检测用；
实施例3
①配方见表3
表3
| 组分 | 原料名称 | 用量，质量分数(％) |
| 水性光固化树脂 | UV VP LS 2282 | 60 |
| 丙烯酸乳液 | AM 185 RS | 18 |
| 光引发剂 | 2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮 | 3.5 |
| 缓蚀剂 | 苯骈三氮唑2-羟基膦酸基乙酸 | 1.51.5 |
| 助剂 | 消泡剂BYK022流平剂BYK310 | 0.20.3 |
| 水 | 去离子水 | 补足至100 |
注：UV VP LS 2282为拜耳公司生产的水性聚氨酯丙烯酸酯的产品牌号；
②制备涂料
在搅拌情况下，按表3配方量依次向UV VP LS 2282中加入AM 185 RS、苯骈三氮唑、2-羟基膦酸基乙酸、BYK022、BYK310、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、去离子水并搅拌均匀即制得本发明水性紫外光固化涂料C；
③制备检测样板
取上述涂料C喷涂在表面打磨均匀的马口铁板上，在60℃环境下烘烤5分钟，然后用中压汞灯照射固化，辐照剂量不小于450mj/cm2(波谱区间250～410nm)，即制得样板，保存供检测用；
实施例4
①配方见表4
表4
| 组分 | 原料名称 | 用量，质量分数(％) |
| 水性光固化树脂 | UV VP LS 2282CTU6604水性UV树脂 | 2530 |
| 丙烯酸乳液 | AM 169 | 24 |
| 光引发剂 | 2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮双(2，4，6-三甲基苯甲酰)苯基氧化膦 | 3.00.5 |
| 缓蚀剂 | 苯骈三氮唑 | 1.5 |
| 2-羟基膦酸基乙酸 | 0.5 | |
| 其他助剂 | 消泡剂BYK022流平剂BYK310 | 0.30.2 |
| 水 | 去离子水 | 补足至100 |
注：CTU6604水性UV树脂是中海油常州涂料化工研究院生产的带双键的水性丙烯酸树脂的产品牌号；AMS 169是法国宝时公司所产苯丙乳液的产品牌号；
②制备涂料
按表4配方量将2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮和双(2，4，6-三甲基苯甲酰)苯基氧化膦加到CTU6604水性UV树脂中溶解，然后在搅拌情况下依次加入去离子水、UV VP LS 2282、AMS 169、苯骈三氮唑、2-羟基膦酸基乙酸、BYK022、BYK310并搅拌均匀，即制得本发明水性紫外光固化涂料D；
③制备检测样板
取上述涂料D喷涂在表面打磨均匀的马口铁板上，在60℃环境下烘烤5分钟，然后用中压汞灯照射固化，辐照剂量不小于750mj/cm2(波谱区间250～410nm)，即制得样板，保存供检测用；
比较例1(未用缓蚀剂和丙烯酸乳液)
配方见表5
表5
| 组分 | 原料名称 | 用量，质量分数(％) |
| 水性光固化树脂 | HUV水性UV树脂 | 35 |
| 光引发剂 | 1-羟基-环己基苯基酮-1 | 3.5 |
| 其他助剂 | BYK022BYK310 | 0.20.3 |
| 水 | 去离子水 | 补足至100 |
按表5中配方量将1-羟基-环己基苯基酮-1加到HUV水性UV树脂中溶解(可略微升温便于溶解)，然后在搅拌情况下依次加入去离子水、BYK022、BYK310并搅拌均匀，即制得比较例1涂料；
取上述比较例1涂料喷涂在表面打磨均匀的马口铁板上，在60℃环境下烘烤5分钟，然后用中压汞灯照射固化，辐照剂量不小于450mj/cm2(波谱区间250-410nm)，即制得样板，保存供检测用；
比较例2(用缓蚀剂，但未用丙烯酸乳液)
配方见表6
表6
| 组分 | 原料名称 | 用量，质量分数(％) |
| 水性光固化树脂 | UV VP LS 2282CTU6604水性UV树脂 | 2530 |
| 光引发剂 | 2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮双(2，4，6-三甲基苯甲酰)苯基氧化膦 | 3.00.5 |
| 其他助剂 | BYK022BYK310 | 0.30.2 |
| 缓蚀剂 | 苯骈三氮唑2-羟基膦酸基乙酸 | 1.50.5 |
| 水 | 去离子水 | 补足至100 |
按表6中配方量将2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮和双(2，4，6-三甲基苯甲酰)苯基氧化膦加到CTU6604水性UV树脂中溶解(可略微升温便于溶解)，在搅拌情况下依次加入去离子水、UV VP LS 2282、苯骈三氮唑、2-羟基膦酸基乙酸、BYK022、BYK310并搅拌均匀，即制得比较例2涂料；
取上述比较例2涂料喷涂在表面打磨均匀的马口铁板上，在60℃环境下烘烤5分钟，然后用中压汞灯照射固化，辐照剂量不小于750mj/cm2(波谱区间250～410nm)，即制得样板，保存供检测用；
比较例3(未用缓蚀剂，但用丙烯酸乳液)
配方见表7
表7
| 组分 | 原料名称 | 用量，质量分数(％) |
| 水性光固化树脂 | HUV水性UV树脂 | 35 |
| 光引发剂 | 2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮 | 2.5 |
| 其他助剂 | BYK022BYK310 | 0.20.3 |
| 丙烯酸乳液 | AM 185 RS | 20 |
| 水 | 去离子水 | 补足至100 |
按表7中配方量将2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮加到HUV水性UV树脂中溶解，然后在搅拌情况下依次加入去离子水、AM 185 RS、BYK022、BYK310并搅拌均匀，即制得比较例3涂料；
取比较例3涂料喷涂在表面打磨均匀的马口铁板上，在60℃环境下烘烤5分钟，然后用中压汞灯照射固化，辐照剂量不小于750mj/cm2(波谱区间250～410nm)，即制得样板，保存供检测用；
(二)检测涂膜性能
用实施例1～4和比较例1～3制得的样板进行涂膜性能检验和评定，具体检测项目及评定方法如下：
①外观：目测，O表示良好；
②附着力：按GB/T9286-1998方法检测；
③硬度：按GB/T6739-1996方法检测；
④耐水性：试板浸于23±2℃去离子水中，48h目测有无锈蚀，O表示正常，×为差；
⑤耐25％NaOH性：试板浸于23±2℃去离子水中，48h目测有无锈蚀，O表示正常，×为差；
⑥耐25％H2SO4性：试板浸于23±2℃去离子水中，48h目测有无锈蚀，O表示正常，×为差；
⑦耐盐雾：进行中性盐雾试验，记录样板表面出现锈蚀的时间；
其结果列于表8中。
表8
| 测试项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 比较例1 | 比较例2 | 比较例3 |
| 外观 | O | O | O | O | O | O | O |
| 附着力，级 | 1 | 1 | 1 | 1 | 3 | 2 | 1 |
| 硬度 | H | H | H | H | 2H | 3H | H |
| 耐水性，48h | O | O | O | O | × | O | O |
| 耐5％NaOH性，48h | O | O | O | O | × | O | × |
| 耐5％H2SO4性，48h | O | O | O | O | × | O | O |
| 耐盐雾，h | 200 | 200 | 200 | 200 | 24 | 120 | 96 |
从表8的检测结果看出，实施例1～4样板的各项防腐蚀性能检测结果证明本发明涂料具有较好的防腐性能，能满足金属表面的中长期防腐蚀要求而且外观良好，适用于金属表面的防护装饰；
比较例1涂料中，由于未用缓蚀剂和丙烯酸乳液，造成其涂膜耐盐雾性能大幅下降，其他耐腐蚀性能也明显低于本发明涂料(实施例1～4)，而且未配入丙烯酸乳液，不仅使得涂膜对基材附着力下降，也会影响涂膜的防腐蚀性能；比较例2涂料和比较例3涂料的检测结果证明了缓蚀剂和丙烯酸乳液在涂料中各自的作用，也证明了适当的缓蚀剂和丙烯酸乳液对提高防腐蚀性具有协同作用。
本发明水性紫外光固化涂料，其涂膜固化后对金属基材例如铁、铝、铜、镍等有着很好的附着力，较好的耐水性、耐碱性，耐盐雾性，而且涂料组分中，没有活性稀释剂，对环境和人身有危害的成份很低，符合环保要求，适用于金属表面的防护装饰。
Claims (6)
1、一种水性紫外光固化涂料，含有水性紫外光固化树脂、光引发剂、助剂、水，其特征在于，还有丙烯酸乳液和缓蚀剂，各组分及其质量分数如下：水性紫外光固化树脂15～45％，丙烯酸乳液15～45％，光引发剂2～10％，缓蚀剂2～5％，助剂0.2～1％，余量为水。
2、根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述水性紫外光固化树脂是指水性环氧丙烯酸酯、水性聚酯丙烯酸酯、水性聚氨酯丙烯酸酯、带双键的水性丙烯酸树脂中的一种或一种以上。
3、根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述丙烯酸乳液是纯丙烯酸乳液、醋酸乙烯-丙烯酸乳液、苯乙烯-丙烯酸乳液、有机硅-丙烯酸乳液中的一种。
4、根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述光引发剂是二苯甲酮、安息香双甲醚、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羟基-环己基苯基酮-1、2，2-二甲氧基-1，2-二苯基乙酮-1、双(2，4，6-三甲基苯甲酰)苯基氧化膦中的一种或一种以上。
5、根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述缓蚀剂是苯骈三氮唑、甲基苯骈三氮唑、2-羟基膦酸基乙酸、巯基苯骈噻唑、环烷酸咪唑啉中的一种或一种以上。
6、根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述助剂是流平剂和消泡剂。
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