CN102051115B - 一种紫外光固化色漆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种紫外光固化色漆及其制备方法，其配方由如下重量份数的各组分组成：树脂40~45、单体25~30、光引发剂 4~6、稀释剂20~25、流平剂 0.5~1和色精2~3。本发明的紫外光固化色漆可采用单涂层喷涂用于家用电器的涂装，与现有紫外光固化色漆相比，其油漆费用、人工费用以及设备投资大大减少，而且可减少喷涂行业对环境三分之二的污染。本发明的紫外光固化色漆具有很好的施工性，而且成膜漆膜具有流平性好、丰满度高、硬度好、色泽高、抗刮性好、耐化性好和对HIPS附着力高等优良品质，其的经济效益好，市场前景广阔，并且填补了国内喷涂行业的空白。
Description
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种紫外光固化色漆及其制备方法。
背景技术
目前，全球家用电器的涂装，有常见的几种喷涂方式：1、用热塑性丙烯酸底漆加UV光油；2、PU漆（一般用热塑性丙烯酸底漆加PU光油）；3、热塑性丙烯酸漆；占主导喷涂方式就是用热塑性丙烯酸底漆加UV光油。
大部分家用电器的素材所用的成分是HIPS或HIPS的再生料，而这种工程料的物理极性比较低，加上有部分的再生料，所以一般的UV漆对这种工程存在很多没有解决的问题。比如：
（1）一般的UV树脂等原材料对HIPS料是完全没有附着力的；
（2）在竞争高度紧张的情况下，家电行业机壳所用的原材料往往会混进一些再生料，而导致UV树脂对这种料的难度增大；
（3）家电机型在注塑成型过程难免会出现一些料花，黑点等缺陷，所以一般透明的UV光油是不能掩盖这些缺陷的，而若是在UV光油添加一些色料，喷涂厚度的超过25微米，就会出现光油不干、粘手、开裂，脆性大，附着力不好，烧胶等很多技术难题。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种对HIPS料有足够高的附着力、能够掩盖注塑机型的外光缺陷、油漆性能好且只需要对家用电器进行单涂层的紫外光固化色漆。
本发明的另一个目的在于提供上述紫外光固化色漆的制备方法。
本发明的上述目的是通过如下方案予以实现的：
一种紫外光固化色漆，该色漆的配方由如下重量份数的各组分组成：
树脂 40~45；
单体 25~30；
光引发剂 4~6；
稀释剂 20~25；
流平剂 0.5~1；
色精 2~3。
上述树脂采用多官能基脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、改性环氧丙烯酸酯和热塑性丙烯酸树脂的混合，其中，多官能基脂肪族聚氨酯丙烯酸酯具有优异的附着力、流平性和耐磨性，与色料融合性好；改性环氧丙烯酸酯能够提高漆膜的丰满度；热塑性丙烯酸树脂能够赋予树脂优秀的附着力，因此本发明人将这三种物质混合起来，利用三者的特点赋予树脂优良的特性；
上述树脂中，多官能基脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、改性环氧丙烯酸酯和热塑性丙烯酸树脂可采用任意比例混合，优选多官能基脂肪族聚氨酯丙烯酸酯：改性环氧丙烯酸酯：热塑性丙烯酸树脂的重量比为35:5:3；
上述多官能基脂肪族聚氨酯丙烯酸酯选择本领域技术人员在进行紫外光固化涂料生产时常用的多官能基脂肪族聚氨酯丙烯酸酯均可实现本发明，如UV树脂6068、UV 树脂6533-40B或UV 树脂6071等；改性环氧丙烯酸酯选择本领域技术人员在进行紫外光固化涂料生产时常用的改性环氧丙烯酸酯均可实现本发明，如UV树脂6210G或UV树脂6220-85等；热塑性丙烯酸树脂选择本领域技术人员在进行紫外光固化涂料生产时常用的热塑性丙烯酸树脂均可实现本发明，如BR85等等。
上述单体采用1，6己二醇二丙烯酸酯（HDDA）、三丙二醇二丙烯酸酯（TPGDA）和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（TMPTA）三者的混合，其中，HDDA的表面张力低、且具有极强的溶胀力，对塑料的附着性与独特作用；TPGDA能够赋予产品很好的流平性和稀释性；TMPTA能够使得产品硬度提高，有优异的表面抗划伤性，因此，本发明的单体采用将这三种物质搭配起来，充分利用三种物质的性能得到良好的产品；
上述单体中，1，6己二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯三者可采用任意比例混合均可实现本发明，优选1，6己二醇二丙烯酸酯：三丙二醇二丙烯酸酯：三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的重量比为10:10:8。
上述光引发剂采用1-羟基-环己基-苯基甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙基酮和2，4，6-三甲苯甲酰基二苯基氧化膦三者的混合，其中，1-羟基-环己基-苯基甲酮具有与丙烯酸酯的优异复合性、优秀的固化速度和耐候性；2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙基酮的适应性广，且能与其它类型的引发剂相搭配而显出自己独特的效果；2，4，6-三甲苯甲酰基二苯基氧化膦具有透光固化性好的特点，特别适合于深层固化体系，因此本发明人通过研究发现，将这三种物质混合起来，结合三者的特点可取得很好的光引发效果；
上述光引发剂中，1-羟基-环己基-苯基甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙基酮和2，4，6-三甲苯甲酰基二苯基氧化膦可采用任意比例混合，均可实现本发明，优选1-羟基-环己基-苯基甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙基酮：2，4，6-三甲苯甲酰基二苯基氧化膦的重量比为2:2:1。
上述稀释剂的作用是溶解稀释及调整整个体系的粘度，采用本领域技术人员进行紫外光固化涂料时常用的有机溶剂均可实现本发明；优选醋酸乙酯、醋酸丁酯、丁酮和异丙醇的混合物，该混合物中四种物质的质量百分比为醋酸乙酯50%、醋酸丁酯20%、丁酮10%和异丙醇20%。
上述流平剂的作用是使涂膜容易均匀地流平，同时使涂料与被涂物工件之间具有良好的湿润性，因此本发明的流平剂采用本领域技术人员在进行紫外固化涂料生产时常用的流平剂即可实现本发明，优选聚醚改性聚二甲基硅氧烷共聚体，该聚醚改性聚二甲基硅氧烷共聚体具有高强度的流平性，且具有特低表面张力，能够提供优秀的施工性。
上述色精采用本领域技术人员进行紫外光固化色漆时常用的任何一种色精均可实现本发明，具体操作时可根据实际需要选择合适的色精；
上述色精优选与UV树脂成分的融合性好，透光性好的，对整个油漆组分的固化性没有影响的材料。
本发明的紫外光固化色漆，其重点在于各配方的组分选择和用量比，将上述配方采用常规的制备方法，即将树脂、单体、光引发剂、稀释剂、流平剂和色精混合均匀，即可实现本发明。
上述紫外光固化色漆的制备，在具体操作时可采用两种方法：
制备方法一：
（1）将光引发剂和部分稀释剂混合，使光引发剂充分溶解，得到含有光引发剂的溶液；
将树脂和单体与部分稀释剂混合均匀，得到含有树脂和单体的浆液；
（2）将步骤（1）制备的含有光引发剂的溶液、步骤（1）制备的含有树脂和单体的浆液混合均匀后，加入色精、流平剂和剩余稀释剂混合均匀，得到本发明所需的紫外光固化色漆。
制备方法二：
（1）将光引发剂和稀释剂混合后得到含有光引发剂的溶液；
（2）向步骤（1）制备所得含有光引发剂的溶液中加入单体，搅拌均匀后得到混合液1；
（3）在搅拌状态下，向步骤（2）制备所得混合液1中加入树脂，并搅拌均匀，然后加入流平剂和色精，搅拌至均匀后，得到本发明所需的紫外光固化色漆。
本发明人通过研究后发现，制备方法二操作更加简单，而且所得产品更有质量保证，因此本发明人对制备方法二进行了数据优化，其制备过程如下所示：
（1）将光引发剂和稀释剂在搅拌状态下混合，搅拌机按300转/分钟，搅拌5分钟至透明液体，得到含有光引发剂的溶液；
（2）向步骤（1）制备所得含有光引发剂的溶液中加入单体，按300转/分钟的搅拌速度，搅拌3分钟至透明液体，得到混合液1；
（3）在搅拌速度为200转/分钟的状态下，向步骤（2）制备所得混合液1中加入树脂，添加完毕后采用600转/分钟的搅拌速度充分搅拌20分钟，再加入流平剂和色精，以400转/分钟的搅拌速度，搅拌15分钟，得到本发明所需的紫外光固化色漆。
对本发明的紫外光固化色漆的性能进行检测，结果如下：
干燥性：干燥能量按以前的条件（600~800毫焦每平方厘米）表面漆膜干爽，不黏手；
硬度（漆膜中华铅笔1H不破，4H破）；
耐磨性：用磨耗仪750g，砝码磨230圈，无脱落露底现象；
耐高温高湿：样品在高温高湿以及低温模拟环境中，按国标要求做耐候性试验，晾干后检验其附着力，无龟裂、脱漆、起泡、变色、变形等现象；
耐水性：用一个珍珠棉袋（不漏水）装水500g，将机壳放入袋中，扎紧，将上述珍珠棉袋在室内室温放置48小时，机壳表面未出现白印、脱漆现象；
抗压痕：涂装后的产品上依次覆盖珍珠棉、包装泡沫，加重25kg砝码/d㎡，50kg.cm，无放射性裂纹；
防褪色：用铝铂覆盖产品表面一半，然后用20W紫外灯距离20CM照射72小时不褪色。
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色漆由于其配方的材料选择及其用量的优化，不但可广泛用于家用电器的涂装，而且只需采用单涂层喷涂，就可实现很好的喷涂效果；
2.本发明的紫外光固化色漆由于采用单涂层喷涂，所以其油漆费用、人工费用以及设备投资都大大减少，而且，可以减少喷涂行业对环境三分之二的污染；
3.本发明的紫外光固化色漆的制备方法简单，而且发明人还对制备方法中的各参数进行了优化，因此所得成品的效果更好；
4.本发明的紫外光固化色漆在用途方面比现有色漆具有更有效的施工性，而且成膜漆膜具有更优秀的流平性，并且还具有丰满度高、硬度好、色泽高、抗刮性好、耐化性好和对HIPS附着力高（可达100%附着）等优良品质；
5. 本发明的紫外光固化色漆由于其成本低廉、绿色环保而且漆膜的物理化学性能优良等特点，具有更好的经济效益和广阔的市场前景，并且也填补了国内喷涂行业的一项空白。
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。
实施例1
本实施例的紫外光固化色漆，其配方以及制备方法如下所示：
（1）将2克的1-羟基-环己基-苯基甲酮、2克的2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙基酮和1克的2，4，6-三甲苯甲酰基二苯基氧化膦以及20.5克稀释剂（醋酸乙酯：醋酸丁酯：丁酮：异丙醇=50：20：10：20，质量比）在搅拌状态下混合，搅拌机按300转/分钟，搅拌5分钟至透明液体，得到含有光引发剂的溶液；
（2）向步骤（1）制备所得含有光引发剂的溶液中加入10克的HDDA、10克的TPGDA和8克的 TMPTA，按300转/分钟的搅拌速度，搅拌3分钟至透明液体，得到混合液1；
（3）在搅拌速度为200转/分钟的状态下，向步骤（2）制备所得混合液1中加入35克的多官能基脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、5克的改性环氧丙烯酸酯和3克的热塑性丙烯酸，添加完毕后采用600转/分钟的搅拌速度充分搅拌20分钟，再加入1克的流平剂Glide410和2.5克的华泰色精，以400转/分钟的搅拌速度，搅拌15分钟，得到本实施例所需的紫外光固化色漆。
对比实施例1
本实施例的紫外光固化色漆，其配方以及制备方法如下所示：
（1）将3克的1-羟基-环己基-苯基甲酮和2克的2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙基酮以及20.5克稀释溶剂（醋酸乙酯：丁酮：异丙醇=5：3：2）在搅拌状态下混合，搅拌机按300转/分钟，搅拌5分钟至透明液体，得到含有光引发剂的溶液；
（2）向步骤（1）制备所得含有光引发剂的溶液中加入10克的HDDA、10克的TPGDA和8克的 TMPTA，按300转/分钟的搅拌速度，搅拌3分钟至透明液体，得到混合液1；
（3）在搅拌速度为200转/分钟的状态下，向步骤（2）制备所得混合液1中加入35克的多官能基脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、10克的改性环氧丙烯酸酯和3克的热塑性丙烯酸，添加完毕后采用600转/分钟的搅拌速度充分搅拌20分钟，再加入1克的流平剂Glide410和2.5克的华泰色精，以400转/分钟的搅拌速度，搅拌15分钟，得到本实施例所需的紫外光固化色漆。
对比实施例2
本实施例的紫外光固化色漆，其配方以及制备方法如下所示：
（1）将2克的1-羟基-环己基-苯基甲酮、2克的2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙基酮和1克的2，4，6-三甲苯甲酰基二苯基氧化膦以及20.5克稀释剂（醋酸乙酯：丁酮：异丙醇=5：3：2）在搅拌状态下混合，搅拌机按300转/分钟，搅拌5分钟至透明液体，得到含有光引发剂的溶液；
（2）向步骤（1）制备所得含有光引发剂的溶液中加入20克的HDDA和 10克的 TMPTA，按300转/分钟的搅拌速度，搅拌3分钟至透明液体，得到混合液1；
（3）在搅拌速度为200转/分钟的状态下，向步骤（2）制备所得混合液1中加入42克的多官能基脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、3克的改性环氧丙烯酸酯和3克的热塑性丙烯酸，添加完毕后采用600转/分钟的搅拌速度充分搅拌20分钟，再加入1克的流平剂Glide410和2.5克的华泰色精，以400转/分钟的搅拌速度，搅拌15分钟，得到本实施例所需的紫外光固化色漆。
对比实施例3
本实施例的紫外光固化色漆，其配方以及制备方法如下所示：
（1）将2克的1-羟基-环己基-苯基甲酮、2克的2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙基酮和1克的2，4，6-三甲苯甲酰基二苯基氧化膦以及20.5克稀释剂（醋酸乙酯：丁酮：异丙醇=5：3：2）在搅拌状态下混合，搅拌机按300转/分钟，搅拌5分钟至透明液体，得到含有光引发剂的溶液；
（2）向步骤（1）制备所得含有光引发剂的溶液中加入16克的HDDA、10克的TPGDA和2克的TMPTA，按300转/分钟的搅拌速度，搅拌3分钟至透明液体，得到混合液1；
（3）在搅拌速度为200转/分钟的状态下，向步骤（2）制备所得混合液1中加入35克的多官能基脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、10克的改性环氧丙烯酸酯和3克的热塑性丙烯酸，添加完毕后采用600转/分钟的搅拌速度充分搅拌20分钟，再加入1克的流平剂Glide410和2.5克的华泰色精，以400转/分钟的搅拌速度，搅拌15分钟，得到本实施例所需的紫外光固化色漆。
对比实施例4
本实施例的紫外光固化色漆，其配方以及制备方法如下所示：
（1）将2克的1-羟基-环己基-苯基甲酮、2克的2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙基酮和1克的2，4，6-三甲苯甲酰基二苯基氧化膦以及20.5克稀释剂（醋酸乙酯：丁酮：异丙醇=5：3：2）在搅拌状态下混合，搅拌机按300转/分钟，搅拌5分钟至透明液体，得到含有光引发剂的溶液；
（2）向步骤（1）制备所得含有光引发剂的溶液中加入10克的HDDA、10克的TPGDA和8克的 TMPTA，按300转/分钟的搅拌速度，搅拌3分钟至透明液体，得到混合液1；
（3）在搅拌速度为200转/分钟的状态下，向步骤（2）制备所得混合液1中加入45克的多官能基脂肪族聚氨酯丙烯酸酯和3克的热塑性丙烯酸，添加完毕后采用600转/分钟的搅拌速度充分搅拌20分钟，再加入1克的流平剂Glide410和2.5克的华泰色精，以400转/分钟的搅拌速度，搅拌15分钟，得到本实施例所需的紫外光固化色漆。
对比实施例5
本实施例的紫外光固化色漆，其配方以及制备方法如下所示：
（1）将2克的1-羟基-环己基-苯基甲酮、2克的2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙基酮和1克的2，4，6-三甲苯甲酰基二苯基氧化膦以及20.5克稀释剂（醋酸乙酯：丁酮：异丙醇=5：3：2）在搅拌状态下混合，搅拌机按300转/分钟，搅拌5分钟至透明液体，得到含有光引发剂的溶液；
（2）向步骤（1）制备所得含有光引发剂的溶液中加入10克的HDDA、10克的TPGDA和8克的 TMPTA，按300转/分钟的搅拌速度，搅拌3分钟至透明液体，得到混合液1；
（3）在搅拌速度为200转/分钟的状态下，向步骤（2）制备所得混合液1中加入38克的多官能基脂肪族聚氨酯丙烯酸酯和5克的改性环氧丙烯酸酯，添加完毕后采用600转/分钟的搅拌速度充分搅拌20分钟，再加入1克的流平剂Glide410和2.5克的华泰色精，以400转/分钟的搅拌速度，搅拌15分钟，得到本实施例所需的紫外光固化色漆。
实施例2 性能测试
将实施例1制备的紫外光固化色漆和对比实施例1～5制备的紫外光固化色漆分别喷涂在电视的塑胶机壳上，50～55℃烘干3～4分钟后经紫外线光照射（总吸收能量值为700~750毫焦/平方厘米），得到漆膜厚度为20～25微米，测试固化漆膜的附着力、施工外观性、丰满度、硬度和UV色干燥条件。
附着力测试：用划格器在漆膜表面划100格1毫米×1毫米的正方型格，用3M胶纸粘在漆膜表面，45°角用力即时拉起，观察划痕边缘处有无脱落：如脱落在0～5%之间为5B，在5～10%之间为4B，在10～20%之间为3B，在20～30%之间为2B，在30～50%之间为1B，在50%以上为0B。
丰满度：在光线明朗的地方，观察漆膜：有立体感，光亮，像镜子般平整为丰满度优秀；立体感不强，流平一般的丰满度为合格；漆膜起皱，光泽不强，有点失光的丰满度为差。
硬度：用摆杆硬度计测试, 中华铅笔，1KG力。
测定结果如表1所示。
表1 紫外光固化色漆性能测试结果
从表1上可以看出，实施例1的各项性能都优于对比实施例，而且实施例1的漆膜外观看起来也比对比实施例舒服，由此说明，本发明的紫外光固化色漆，其配方和制备方法能够得到综合性能优异的紫外光固化色漆。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。
Claims (8)
1.一种紫外光固化色漆，其特征在于该紫外光固化色漆的配方由如下重量份数的各组分组成：
树脂 40~45；
单体 25~30；
光引发剂 4~6；
稀释剂 20~25；
流平剂 0.5~1；
色精 2~3；
上述树脂是多官能基脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、改性环氧丙烯酸酯和热塑性丙烯酸树脂的混合，多官能基脂肪族聚氨酯丙烯酸酯：改性环氧丙烯酸酯：热塑性丙烯酸树脂的重量比为35:5:3；所述改性环氧丙烯酸酯为UV树脂6210G或UV树脂6220-85；
上述单体是1，6己二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的混合，1，6己二醇二丙烯酸酯：三丙二醇二丙烯酸酯：三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的重量比为10:10:8；
上述光引发剂采用1-羟基-环己基-苯基甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙基酮和2，4，6-三甲苯甲酰基二苯基氧化膦的混合。
2.根据权利要求1所述一种紫外光固化色漆，其特征在于所述光引发剂中1-羟基-环己基-苯基甲酮：2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙基酮：2，4，6-三甲苯甲酰基二苯基氧化膦的重量比为2:2:1。
3.根据权利要求2所述一种紫外光固化色漆，其特征在于所述多官能基脂肪族聚氨酯丙烯酸酯为UV树脂6068、UV 树脂6533-40B或UV 树脂6071；所述热塑性丙烯酸树脂为BR85。
4.根据权利要求1所述一种紫外光固化色漆，其特征在于所述稀释剂为醋酸乙酯、醋酸丁酯、丁酮和异丙醇的混合物，该混合物中四种物质的质量百分比为醋酸乙酯50%、醋酸丁酯20%、丁酮10%和异丙醇20%。
5.根据权利要求1所述一种紫外光固化色漆，其特征在于所述流平剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷共聚体。
6.一种权利要求1所述紫外光固化色漆的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）将光引发剂和部分稀释剂混合，使光引发剂充分溶解，得到含有光引发剂的溶液；
将树脂和单体与部分稀释剂混合均匀，得到含有树脂和单体的浆液；
（2）将步骤（1）制备的含有光引发剂的溶液、步骤（1）制备的含有树脂和单体的浆液混合均匀后，加入色精、流平剂和剩余稀释剂混合均匀，得到本发明所需的紫外光固化色漆。
7.一种权利要求1所述紫外光固化色漆的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）将光引发剂和稀释剂混合后得到含有光引发剂的溶液；
（2）向步骤（1）制备所得含有光引发剂的溶液中加入单体，搅拌均匀后得到混合液1；
（3）在搅拌状态下，向步骤（2）制备所得混合液1中加入树脂，并搅拌均匀，然后加入流平剂和色精，搅拌至均匀后，得到本发明所需的紫外光固化色漆。
8.根据权利要求7所述一种紫外光固化色漆的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）将光引发剂和稀释剂在搅拌状态下混合，搅拌机按300转/分钟，搅拌5分钟至透明液体，得到含有光引发剂的溶液；
（2）向步骤（1）制备所得含有光引发剂的溶液中加入单体，按300转/分钟的搅拌速度，搅拌3分钟至透明液体，得到混合液1；
（3）在搅拌速度为200转/分钟的状态下，向步骤（2）制备所得混合液1中加入树脂，添加完毕后采用600转/分钟的搅拌速度充分搅拌20分钟，再加入流平剂和色精，以400转/分钟的搅拌速度，搅拌15分钟，得到本发明所需的紫外光固化色漆。
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