CN102020913A - 一种紫外光固化木器漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种紫外光固化木器漆及其制备方法，该紫外光固化木器漆的原料配方按重量百分比，由30～35%改性不饱和聚酯树脂、10～20%聚酯丙烯酸酯、10～15%1,6己二醇二丙烯酸酯、5～10%丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、3～5%甲基丙烯酸羟乙酯、0.2～0.6%防沉剂、10～20%透明粉、3～6%滑石粉、0.5～1.5%光引发剂1、3～5%光引发剂2和0.2～0.6%流平剂组成。本发明的紫外光固化木器漆可作为透明底漆使用，不但成本低廉，制备方法简单，而且透明度好、漆膜性能优异、打磨性好、流平性好，并且有利于环保，可产生巨大的经济效益和社会效益。

Description

一种紫外光固化木器漆及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，具体涉及木器漆技术，尤其涉及一种紫外光固化木器漆及其制备方法。

背景技术

木器涂料主要有传统的PU、PE和NC等油性漆，以及近年发展起来的UV光固化漆和水性木器漆。UV光固化漆在出现之后，以其快速的固化速度、优异的性能短短几十年的时间里就得到蓬勃的发展，渐渐有取代传统油性漆的趋势，在地板和板式家具行业，UV漆的使用已经非常普遍。

传统油性漆中约50％以上是挥发性的有机溶剂，不仅对人体健康危害极大，并且使用后会挥发到大气中对大气环境造成了严重的污染。UV漆几乎不使用有机溶剂，和水性木器漆同为环保绿色涂料。是木器涂料的发展方向，随着人们环保意识的提高，UV漆的需求将会持续加大。

现在制约UV漆发展的是UV漆的成本较高，性价比不高，因此降低UV漆成本是发展UV漆的关键。目前，采用改性的不饱和聚酯树脂代替昂贵的聚氨酯丙烯酸酯就是解决高成本的方法之一，树脂价格对比如下所示：

环氧丙烯酸酯  20-30价格/元/kg；聚氨酯丙烯酸酯  50-150价格/元/kg；改性不饱和聚酯树脂  8-15价格/元/kg。

因此，将改性不饱和聚酯树脂引入紫外光固化木器漆中，代替广泛使用的环氧丙烯酸酯或聚氨酯丙烯酸酯配成的紫外光固化木器漆，是未来的发展趋势。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种可作为透明底漆使用的，原料成本低廉，漆膜性能好的紫外光固化木器漆。

本发明的另一个目的在于提供上述紫外光固化木器漆的制备方法。

本发明的上述目的是通过如下方案予以实现的：

鉴于现有紫外光固化木器漆的成本过高，本发明人考虑采用改性不饱和聚酯树脂，但是通过研究发现，不饱和聚酯树脂在应用到外光固化木器漆中时，存在如下两个技术难点：

（1）不饱和聚酯树脂是含有双键的多元酸与多元醇酯化反应得到，主要用于PE漆里面，采用引发剂（白水）和促进剂（蓝水）作用交联固化成膜，其反应性活性比环氧丙烯酸酯和聚氨酯丙烯酸酯都低，因此需要通过改性使它的反应活性提高；

（2）不饱和聚酯由于分子量巨大，粘度一般都很大，使用常规的活性单体很难稀释它，需要寻找高反应活性且稀释能力强的单体，在保证稀释效果的同时兼顾反应活性，使油漆的施工性能达到传统油性漆的要求。

鉴于上述两点，本发明人设计大量的实验方案，通过试验摸索和数据优化后，得到一种能够解决上述技术难点的紫外光固化木器漆。

一种紫外光固化木器漆，其原料配方由如下重量百分比的各组分组成：

改性不饱和聚酯树脂        30～35%；

聚酯丙烯酸酯              10～20%；

HDDA                     10～15%；

PO-TMPTA                 5～10%；

HEMA                     3～5%；

防沉剂                    0.2～0.6%；

透明粉                    10～20%；

滑石粉                     3～6%；

光引发剂1                0.5～1.5%；

光引发剂2                  3～5%；

流平剂                    0.2～0.6%。

本发明人对上述原料配方中各组分的用量进行优化，结果如下：

改性不饱和聚酯树脂        34%；

聚酯丙烯酸酯              15%；

HDDA                     13%；

PO-TMPTA                 8%；

HEMA                     4%；

防沉剂                    0.5%；

透明粉                    15%；

滑石粉                     5%；

光引发剂1                  1%；

光引发剂2                  4%；

流平剂                     0.5%。

本发明人通过大量实验摸索，采用多种改性剂对不饱和聚酯树脂进行改性，并研究改性后物质的性能，其反应活性是否合适，能够通过紫外光固化成膜，最终得到符合本发明要求的改性不饱和聚酯树脂，一种是富马酸改性不饱和聚酯树脂，另一种是顺丁烯二酸酐改性不饱和聚酯树脂；所述富马酸改性不饱和聚酯树脂和顺丁烯二酸酐改性不饱和聚酯树脂采用市售产品均可实现本发明，如本公司已经在销售的2010A或2007A，或者市售的大昌的5209等。

上述聚酯丙烯酸酯的作用是与改性不饱和聚酯树脂配合使用，聚酯丙烯酸酯能够增强树脂活性，使得油漆成膜性更好；聚酯丙烯酸酯采用四官能度的聚酯丙烯酸酯，任何一种四官能度的聚酯丙烯酸酯均可实现本发明，如江苏三木的SM6605、长兴的6351或沙多玛的CN2262。

上述1,6 己二醇二丙烯酸酯（HDDA）、丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（ PO-TMPTA）和 甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）就是发明人通过试验方案设计后筛选到的三种活性单体，其中：HDDA的稀释能力好，反应活性高；PO-TMPTA的交联密度高，反应活性高；HEMA能够调节交联密度；这三种单体配合使用可使得本发明的紫外光固化木器漆在保证稀释效果的同时兼顾反应活性，且油漆的施工性能好。

上述防沉粉的作用是防止UV漆填料中的透明粉和滑石粉沉降，采用本领域技术人员制备紫外光固化漆时常用的任何一种防尘粉均可实现本发明，如德固赛的M-5或A-200，膨润土SD-1等。

上述透明粉的作用是增加油漆的填充性、硬度、丰满度等性能，采用本领域技术人员制备紫外光固化漆时常用的任何一种透明粉均可实现本发明，如金猴的TM-2500或龙胜的3000#透明粉。

上述滑石粉的作用是增加油漆的填充性、硬度、丰满度等性能，采用本领域技术人员制备紫外光固化漆时常用的任何一种滑石粉均可实现本发明，如龙胜的800#、1250#滑石粉或海城的1250#滑石粉。

上述光引发剂采用两种光引发剂配合使用的作用是使漆膜中的树脂和单体完全反应，表层和底层都能够参加交联固化反应；光引发剂1采用表层引发效率高的夺氢型光引发剂，如二苯甲酮或异丙基硫杂蒽酮等；光引发剂2采用中底层引发效率高的裂解型光引发剂，如2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮或1-羟基-环己基-苯基甲酮等。

上述流平剂的作用是增加漆膜的平整度，采用本领域技术人员制备紫外光固化漆时常用的任何一种流平剂均可实现本发明，如毕克的358N、EFKA的3777或三化的NO.77等。

上述紫外光固化木器漆的制备方法如下：

将改性不饱和聚酯树脂、聚酯丙烯酸酯和活性单体（HDDA、PO-TMPTA和HEMA）混合后在800r/min的低速状态下分散3～5分钟，再加入防沉剂、透明粉和滑石粉，然后1500r/min高速分散20～30分钟，最后加入光引发剂1、光引发剂2和流平剂，低速分散5分钟后得到本发明的紫外光固化木器漆。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1.本发明的紫外光固化木器漆，其原料配方中利用了不饱和聚酯中含有可交联的双键，采用紫外光分解光引发剂产生的自由基可引发交联固化，从而以价格便宜的改性不饱和聚酯树脂为主体树脂，配制得到性能与成本接近PU漆的透明底漆，使产品的市场竞争力大大提高，不仅优于同类产品，而且可替代部分PU、PE漆；

2. 现有UV漆的硬度较高，固体份百分百，漆膜性能优异，但施工性能却不好，尤其是打磨性比PU漆差，本发明紫外光固化色漆的原料配方中加入了聚酯丙烯酸酯和丙氧基化的TMPTA，从而降低了漆膜硬度，又不影响反应活性，使其打磨性接近PU漆的性能；

3. 本发明的紫外光固化木器漆通过调整改性不饱和聚酯树脂与聚酯丙烯酸酯的比例和施工工艺，将改性不饱和聚酯树脂与聚酯丙烯酸酯交联固化成膜，使其施工性能超过油性PU聚氨酯透明底漆，漆膜性能、成本接近于油性聚氨酯透明底漆；

4.本发明的紫外光固化木器漆，在其原料配方设计时，为了改善不饱和聚酯反应性低和粘度高的限制，考虑对不饱和聚酯进行改性来增加其反应性，再搭配适合的活性单体与聚酯丙烯酸酯，在高效的复配光引发剂下，可以交联固化得到漆膜性能接近PU透明底漆的性能；

5. PU透明底漆的打磨性和流平性在所有的油漆种类中是最好的，为了使本发明的紫外光固化木器漆能够达到它的性能，本发明不但采用了高固低粘的聚酯丙烯酸酯为辅助树脂，还采用了稀释能力极强反应性较高的HDDA为主要活性单体，可以做到PU漆的流平性；而丙氧基化的TMPTA和HEMA可以降低漆膜的硬度，使其打磨性接近PU漆的性能；

6.本发明的紫外光固化木器漆可作为透明底漆使用，不但成本低廉，制备方法简单，而且透明度好、漆膜性能优异，并且将传统产品提升为环保产品，可产生巨大的经济效益和社会效益。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步地描述，但具体实施例并不对本发明做任何限定。

本实施例的紫外光固化木器漆，其原料配方由如下重量百分比的各组分组成：

改性不饱和聚酯树脂        34%；

聚酯丙烯酸酯              15%；

HDDA                     13%；

PO-TMPTA                 8%；

HEMA                     4%；

防沉剂                    0.5%；

透明粉                    15%；

滑石粉                     5%；

光引发剂1                  1%；

光引发剂2                  4%；

流平剂                     0.5%。

上述改性不饱和聚酯树脂采用长润发的2010A；

上述聚酯丙烯酸酯采用长兴的6316；

上述防沉剂采用德固赛的M-5；

上述透明粉采用龙胜的3000#透明粉；

上述滑石粉采用龙胜的1250#滑石粉；

上述光引发剂1采用二苯甲酮；

上述光引发剂2采用1-羟基-环己基-苯基甲酮；

上述流平剂采用三化的NO.77。

上述紫外光固化木器漆的制备方法如下：

将改性不饱和聚酯树脂、聚酯丙烯酸酯和活性单体（HDDA、PO-TMPTA和HEMA）混合后在800r/min的低速状态下分散3～5分钟，再加入防沉剂、透明粉和滑石粉，然后1500r/min高速分散20～30分钟，最后加入光引发剂1、光引发剂2和流平剂，低速分散5分钟后得到本实施例的紫外光固化木器漆。

将本实施例制备所得紫外光固化木器漆进行性能测定，将其性能测试结果与其他现有的透明底漆进行对比，结果如表1所示。

表1  各种透明底漆性能对比表

项目	本实施例的紫外光固化木器漆	基于环氧丙烯酸酯的UV透明底漆	基于聚氨酯丙烯酸酯的UV透明底漆	基于不饱和聚酯的UV透明底漆	PU透明底漆
						附着力	1级	1级	1级	3级	1级
硬度	H	2H	1H	HB	HB
						打磨性	优	一般	优	优	优
填充性	优	优	优	优	良
						冷热循环	20个循环不发白不开裂	20个循环不发白不开裂	20个循环不发白不开裂	20个循环不发白不开裂	20个循环不发白不开裂
成本	低	中等	高	低	低
						效率	高	高	高	中等	低

   由表1可以看出，本实施例的基于改性不饱和聚酯的紫外光固化木器漆的综合性能优异，成本低廉，施工效率高；基于环氧丙烯酸酯的UV透明底漆硬度较高，打磨性一般，成本较高；基于聚氨酯丙烯酸酯的UV透明底漆综合性能最优异，但成本是最高的，一般在高附加值的面漆里面会使用；基于不饱和聚酯的UV透明底漆，反应性较弱，附着力较差，效率也不高；传统的PU双组分聚氨酯漆，虽然成本低廉，但效率较低，综合性能一般。

Claims (5)

1.一种紫外光固化木器漆，其特征在于其原料配方由如下重量百分比的各组分组成：

改性不饱和聚酯树脂                  30～35%；

聚酯丙烯酸酯                        10～20%；

1,6 己二醇二丙烯酸酯                 10～15%；

丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯       5～10%；

甲基丙烯酸羟乙酯                     3～5%；

防沉剂                             0.2～0.6%；

透明粉                             10～20%；

滑石粉                              3～6%；

光引发剂1                         0.5～1.5%；

光引发剂2                          3～5%；

流平剂                            0.2～0.6%；

上述改性不饱和聚酯树脂为富马酸改性不饱和聚酯树脂或顺丁烯二酸酐改性不饱和聚酯树脂；

上述聚酯丙烯酸酯为四官能度的聚酯丙烯酸酯。

2.根据权利要求1所述一种紫外光固化木器漆，其特征在于其原料配方由如下重量百分比的各组分组成：

改性不饱和聚酯树脂          34%；

聚酯丙烯酸酯                15%；

1,6 己二醇二丙烯酸酯         13%；

丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯     8%；

甲基丙烯酸羟乙酯                   4%；

防沉剂                            0.5%；

透明粉                            15%；

滑石粉                            5%；

光引发剂1                        1%；

光引发剂2                        4%；

流平剂                            0.5%。

3.根据权利要求1或2所述一种紫外光固化木器漆，其特征在于所述光引发剂1采用夺氢型光引发剂，所述光引发剂2采用裂解型光引发剂。

4.根据权利要求3所述一种紫外光固化木器漆，其特征在于所述光引发剂1为二苯甲酮或异丙基硫杂蒽酮，所述光引发剂2为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮或1-羟基-环己基-苯基甲酮。

5.一种权利要求1所述一种紫外光固化木器漆的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

按照权利要求1所述原料配方，将改性不饱和聚酯树脂、聚酯丙烯酸酯、1,6 己二醇二丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和甲基丙烯酸羟乙酯混合后，在800r/min的低速状态下分散3～5分钟，再加入防沉剂、透明粉和滑石粉，然后1500r/min高速分散20～30分钟，最后加入光引发剂1、光引发剂2和流平剂，低速分散5分钟后得到所需紫外光固化木器漆。