CN102391699A

CN102391699A - 紫外光固化漆

Info

Publication number: CN102391699A
Application number: CN2011102553068A
Authority: CN
Inventors: 曾煜; 凌云剑
Original assignee: Hu'nan Sokan New Material Co Ltd
Current assignee: Hunan Matsui new materials Limited by Share Ltd
Priority date: 2011-08-31
Filing date: 2011-08-31
Publication date: 2012-03-28
Anticipated expiration: 2031-08-31
Also published as: CN102391699B

Abstract

本发明提供了一种紫外光固化漆，紫外光固化漆由底漆和面漆组成，底漆包括：5～20重量份二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、15～25重量份羟基丙烯酸树脂、1～6重量份附着力促进树脂、2～5重量份光引发剂、25～60重量份稀释剂和0.01～0.5重量份助剂；面漆包括：1～40重量份多支化脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、5～15重量份二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、1～5重量份附着力促进剂、1～5重量份光引发剂、20～60重量份稀释剂和0.2～2重量份助剂。本发明提供的紫外光固化漆的涂装样品表面，经QUV测试800小时以上，ΔE小于0.5，经中性盐雾测试360小时以上仍能达1级。

Description

紫外光固化漆

技术领域

本发明涉及涂料领域，特别地，涉及一种紫外光固化漆。

背景技术

碳纤维增强尼龙等复合材料质轻强度高，因而广泛的应用于鱼竿，球拍，电子产品，汽车用品等领域，为了提高此类复合材料的美观和耐候性，常需在此材料表面涂覆涂料以防止其在日常使用中由于日晒等原因过早的出现老化。但此类材料表明的接触角较大，常用涂料难以附着。

发明内容

本发明目的在于提供一种紫外光固化漆，以解决常用涂料难以附着在复合材料表明的技术问题。

为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种紫外光固化漆，紫外光固化漆由底漆和面漆组成，底漆包括：5～20重量份二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、15～25重量份羟基丙烯酸树脂、1～6重量份附着力促进树脂、2～5重量份光引发剂、25～60重量份稀释剂和0.01～0.5重量份助剂；面漆包括：1～40重量份多支化脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、5～15重量份二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、1～5重量份附着力促进剂、1～5重量份光引发剂、20～60重量份稀释剂和0.2～2重量份助剂。

进一步地，底漆由5～20重量份二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、15～25重量份羟基丙烯酸树脂、3～6重量份附着力促进树脂、2～5重量份光引发剂、25～60重量份稀释剂、0.01～0.5重量份助剂、5～25重量份单官能丙烯酸单体、10～50重量份二官能度丙烯酸单体组成；面漆由1～40重量份多支化脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、5～15重量份二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、1～5重量份附着力促进剂、1～5重量份光引发剂、20～60重量份稀释剂、0.2～2重量份助剂、5～25重量份二官能度丙烯酸单体和10～40重量份高官能度丙烯酸单体组成。

进一步地，面漆中二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂为10～15重量份；多支化脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂为20～40重量份。

进一步地，附着力促进树脂为丙烯酸树脂。

进一步地，底漆中二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂为10～20重量份；羟基丙烯酸树脂为20～25重量份。

进一步地，附着力促进剂为磷酸改性丙烯酸单体。

进一步地，光引发剂为α-羟基环己基苯甲酮、2，4，6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦或者其混合物。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的紫外光固化漆的涂装样品表面，经QUV测试800小时以上，ΔE小于0.5，经中性盐雾测试360小时以上仍能达1级。

本发明提供的紫外光固化漆的涂装样品表面在RCA耐磨测试中测试600次以上，表面无磨损。

本发明提供的紫外光固化漆固化快，缩短生产周期，节省能源。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照实施例，对本发明作进一步详细的说明。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

本发明提供的该紫外光固化漆可涂覆于碳纤维增强尼龙66和碳纤维增强TPU(热塑性聚氨酯弹性体橡胶)等。该类材料的表面附着能力较差。此类复合材料可以不限于用碳纤维增强的高分子复合材料。而只要是接触角为70～90之间的高分子复合材料即可使用，PC(聚碳酸酯)、ABS(丙烯晴-丁二烯-苯乙烯)和PC的复合材料、玻璃纤维增强尼龙。

本发明提供的紫外光固化漆由底漆和面漆组成，底漆中5～20重量份的二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂和15～25份的羟基丙烯酸树脂成膜物质，以对涂装表面起附着作用。其中羟基丙烯酸树脂柔韧，能附着于尼龙加碳纤类复合材料表面，而且羟基丙烯酸树脂还能作为颜料的包裹物，为面漆中的颜料提供载体，增强复合材料的装饰性。二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂分子量低，能浸润底材，增强羟基丙烯酸树脂的附着性而且还能保证非常好的柔韧性和低收缩率，二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂还能发挥承上启下的作用，在增强与底材的附着力的同时增加底漆层与面漆层的结合度，使得所得漆膜表面光滑平整。再配合1～6重量份附着力促进树脂、2～5重量份的光引发剂、25～60重量份稀释剂和0.01～0.5重量份助剂，制成本发明提供的紫外光固化漆的底漆。显然的，在此基础上还可增加其他成膜助剂以增强所制得漆膜的性能。

优选的，底漆中二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂为10～20重量份、羟基丙烯酸树脂为20～25重量份，在这个范围内，底漆与底材附着力最强，硬度平整性也能满足要求。

面漆中主成膜物为1～40重量份多支化脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂和5～15重量份二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂。支化是指侧链与主链结合的高分子物质，侧链被称做高分子的支链，支链越多则高分子物质的支化度越高。此类物质中既有具有规则支化结构的树枝状聚合物，也有分子支化结构不完整的超支化聚合物。本文中多支化是指具有多种支化结构的高分子物质，其支化结构可以但不限于结构完整的树形，还可以为星型等不完整支化结构的超支化聚合物。

多支化的高分子物质的共同特点在于官能度高、易溶于有机溶剂、粘度低流平性好。高度支化的高分子物质链短而功能官能团多，用作面漆时可表现出交联密度大，硬度高，耐磨的特点。在上述面漆中再配合上1～5重量份附着力促进剂、1～5重量份光引发剂、20～60重量份稀释剂和0.2～2重量份助剂即可制成面漆。显然的，在此基础上还可增加其他成膜助剂以增强所制得漆膜的性能。

优选的，面漆中多支化脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂为20～40重量份、二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂为10～15重量份，在这个范围内，面漆所成漆膜既能保证硬度又不至于因硬度过高而降低附着力，从而达到附着力与硬度的平衡。

进一步地，本发明提供的紫外光固化底漆的主成膜物质还包括5～25重量份的单官能丙烯酸酯单体和10～50重量份的二官能丙烯酸酯单体。面漆中主要成膜物质还包括5～25重量份的二官能丙烯酸酯单体和10～40重量份的高官能官丙烯酸酯单体。上述单体能充分溶解和稀释相应底、面漆中的树脂类物质，调节漆膜体系黏度，增加漆膜流平性；同时相应单体还参与光固化反应，通过调整漆膜的在固化时的交联程度，对漆膜的各项性能发挥作用。当所选用单体官能度较低时，固化后漆膜的交联程度较低，漆膜密实性下降，漆膜耐磨损能力变差；而当单体官能度过高时，由于固化时交联度高的单体会使漆膜急剧收缩，因而所制得漆膜附着能力差，为平衡漆膜耐磨性能和附着力，因而选取上述数种单体；另一方面，所添加单体量过多时，漆膜脆性增大使得漆膜耐冲击能力下降，而如果所加单体量较少，则漆膜的耐磨能力无法得到加强，因而为了寻找该组合物的最优配比，所加入的单体须在本发明提供范围内。

本发明提供涂料固化时，底漆所需固化能量为600～1000mJ/cm²；面漆所需固化能量为1000～1300mJ/cm²，可由紫外灯提供相应能量。

本文中各类树脂均为公知的相应树脂，本文实施例中采用的单官能丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸异冰片酯，二官能丙烯酸酯单体为二丙二醇二丙烯酸酯、高官能丙烯酸酯单体为二季戊四醇六丙烯酸酯。本文所指高官能为具有6官能度、9官能度、12官能度、15官能度的任一官能度的聚氨酯预聚物。本文所提到的官能为聚合物或活性单体的官能度，其中官能度是指聚合物或活性单体所含丙烯酸酯基团中不饱和双键的数目。

实施例

以下实施例中，用于底漆的二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂购自台湾长兴化学的6112-100、6152-100，美国氰特公司的EBECRYL 230、EBECRYL 270，美国沙多玛公司的CN9178NS、CN9001NS；

用于面漆的二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂购自台湾长兴化学的6151-100，美国氰特公司的EBECRYL 245，美国沙多玛公司的CN965；

羟基丙烯酸树脂购自广东同德的AC1060、ACR6688，美国氰特公司的MACRYNALSM515，MACRYNALSM548。

多支化脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂，购自台湾长兴化学的6361--100，美国氰特公司的EBECRYL 830、EBECYRL 837，美国沙多玛公司的CN2300。

单官能丙烯酸酯单体型号为EM90；二官能丙烯酸酯单体型号为EM222；三官能丙烯酸酯单体型号为EM231；高官能丙烯酸酯单体型号为EM266，以上单体均购自台湾长兴化学。

光引发剂中α-羟基环己基苯甲酮型号为Irgacure 184购自瑞士Ciba公司、2，4，6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦型号为Darocur TPO购自瑞士Ciba公司。

附着力促进树脂为丙烯酸树脂，购自台湾德谦化学型号1121；附着力促进剂为磷酸改性丙烯酸单体购自美国沙多玛公司型号为CD9051。

助剂中，消泡剂为聚甲基烷基硅氧烷溶液型号为BYK 054、流平剂为聚酯改性含丙烯酸官能团聚二甲基硅氧烷型号为BYK 333。所用助剂是为了提高紫外光固化漆的涂布性能及使用性能，均购自德国BYK公司。

稀释剂为乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲基异丁基酮、异丙醇和丁酮，分析纯，其余试剂为市售。

各实施例中紫外光固化底漆制备方法：

(a)将按重量份数称量的紫外光固化漆组成中含丙烯酸基团的树脂在40～50℃下预热1～2小时，按重量份数称量的紫外光固化漆组成中稀释剂的重量份，取2/3体积的该稀释剂，充分溶解紫外光固化漆组成中含丙烯酸基团的树脂；

(b)将按紫外光固化漆组成中重量份数称量的丙烯酸类单体、光引发剂、附着力促进树脂加入，在40～50℃下搅拌20～30分钟，搅拌速度500～600转/分钟；

(c)将按比例称量的助剂和(a)步骤中剩余的1/3体积的稀释剂加入，900～1200转/分钟下搅拌10～20分钟，用400目滤布过滤得到成品。

各实施例中紫外光固化面漆制备方法：

与制备上述底漆的方法的区别仅在于(b)步骤中不加附着力促进树脂，而在(c)步骤中加入按紫外光固化面漆组分中称取的附着力促进剂。

各实施例样品涂装固化方法：

(a)将实施例1～6和对比例制得的紫外光固化底漆喷涂于基材上，涂装膜厚为15微米，50℃红外灯照射下流平7分钟，800mJ/cm²能量固化；

(b)然后根据外观需要进行局部真空镀膜；

(c)在上述涂装表面喷涂紫外光固化面漆，涂装膜厚15微米，60℃红外灯照射下流平7分钟，1100mJ/cm²能量固化。

各实施例中所制得完整漆面RCA耐磨测试方法为常规RCA耐磨测试方法，采用NormanRCA耐磨测试仪，样品重量或漆膜负重为175g条件下进行。

各实施例和对比例中所制得漆面的铅笔硬度测试标准：GB/T 6739-2006，负重1000g；附着力测试标准：GB 9286-1998。

QUV老化试验是指通过模拟自然界中光线及各种天气变化，将涂覆漆膜的基材置于该环境中，以测试漆膜耐候性能的一项加速老化实验。测试标准：ISO11507：1997，光源为UVA340，辐照度为0.77W/m²，试验温度为黑板温度60±3℃下紫外光照8h，黑板温度50±3℃下冷凝4h为一个循环，连续交替进行，按GB/T1766-1995评定结果。所使用设备为美国Q-panel实验室产品公司的QUV加速耐候性试验机。

耐中性盐雾试验按GB/T1771的规定进行，结果按GB/T1766-1995评定。所使用设备为美国Q-panel实验室产品公司的Q-fog循环盐雾腐蚀试验机。实验条件：温度35℃，湿度85％，连续喷雾5％氯化钠。

实施例1

实施例1中紫外光固化底、面漆各成分重量份数列于表1和表2中。

表1实施例1中底漆各成分的重量份数

底漆组分	重量份数
		二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂	5
羟基丙烯酸树脂	25
		二官能丙烯酸酯单体	15
单官能丙烯酸酯单体	10
		附着力促进树脂	1
光引发剂α-羟基环己基苯甲酮	5
		流平剂	0.01
乙酸乙酯	9.9
		乙酸丁酯	12
异丙醇	7

表2实施例1中面漆各成分的重量份数

涂覆于碳纤维增强尼龙。

实施例2

实施例2中紫外光固化底、面漆各成分重量份数列于表3和表4中。

表3实施例2中底漆各成分的重量份数

底漆组分	重量份数
		二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂	12
羟基丙烯酸树脂	23
		单官能丙烯酸酯单体	15
二官能丙烯酸酯单体	10
		附着力促进树脂	6
光引发剂α-羟基环己基苯甲酮	4
		流平剂	0.5
乙酸乙酯	15.5
		乙酸丁酯	10
异丙醇	9

表4实施例2中面漆各成分的重量份数

涂覆于碳纤维增强尼龙。

实施例3

实施例3中紫外光固化底、面漆各成分重量份数列于表5和表6中。

表5实施例3中底漆各成分的重量份数

表6实施例3中面漆各成分的重量份数

涂覆于碳纤维增强尼龙。

实施例4

实施例4中紫外光固化底、面漆各成分重量份数列于表7和表8中。

表7实施例4中底漆各成分的重量份数

表8实施例4中面漆各成分的重量份数

涂覆于碳纤维增强尼龙。

实施例5

实施例5中紫外光固化底、面漆各成分重量份数列于表9和表10中。

表9实施例5中底漆各成分的重量份数

表10实施例5中面漆各成分的重量份数

涂覆于碳纤维增强TPU。

实施例6

实施例6中紫外光固化底、面漆各成分重量份数列于表11和表12中。

表11实施例6中底漆各成分的重量份数

表12实施例6中面漆各成分的重量份数

面漆组分	重量份数
		二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂	8
多支化脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂	30
		高官能丙烯酸酯单体	7
附着力促进剂	1
		光引发剂α-羟基环己基苯甲酮	1
光引发剂2，4，6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦	1
		流平剂	0.8
乙酸乙酯	20.2
		乙酸丁酯	11
甲基异丁基酮	10
		丁酮	10

涂覆于碳纤维增强TPU。

实施例1～6制备漆面性能测试结果列于表13中。

对比例

常用涂料配比为：聚氨酯树脂30-60wt％，溶剂40-60wt％，助剂1wt％，引发剂2-8wt％。涂覆基材：尼龙碳纤维增强。

表13实施例1～6制备漆面性能测试结果

由表13可见，实施例2中制备得到的漆面RCA耐磨性能和耐盐雾性能及QUV老化性能最优，与对比例中所得结果相比，本发明制备得到的漆膜各项性能更优。说明本发明提供的紫外光固化漆用于碳纤维增强TPU或碳纤维增强尼龙能对基地材料发挥有利的保护能力，防止基地材料受到腐蚀，增强其耐候性。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种紫外光固化漆，所述紫外光固化漆由底漆和面漆组成，其特征在于：

所述底漆包括：

5～20重量份二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、15～25重量份羟基丙烯酸树脂、1～6重量份附着力促进树脂、2～5重量份光引发剂、25～60重量份稀释剂和0.01～0.5重量份助剂；

所述面漆包括：

1～40重量份多支化脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、5～15重量份二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、1～5重量份附着力促进剂、1～5重量份光引发剂、20～60重量份稀释剂和0.2～2重量份助剂。

2.根据权利要求1所述的紫外光固化漆，其特征在于：

所述底漆由5～20重量份二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、15～25重量份羟基丙烯酸树脂、3～6重量份附着力促进树脂、2～5重量份光引发剂、25～60重量份稀释剂、0.01～0.5重量份助剂、5～25重量份单官能丙烯酸单体、10～50重量份二官能度丙烯酸单体组成；

所述面漆由1～40重量份多支化脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、5～15重量份二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、1～5重量份附着力促进剂、1～5重量份光引发剂、20～60重量份稀释剂、0.2～2重量份助剂、5～25重量份二官能度丙烯酸单体和10～40重量份高官能度丙烯酸单体组成。

3.根据权利要求1或2所述的紫外光固化漆，其特征在于：所述面漆中所述二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂为10～15重量份；所述多支化脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂为20～40重量份。

4.根据权利要求3所述的紫外光固化漆，其特征在于：所述附着力促进树脂为丙烯酸树脂。

5.根据权利要求1或2所述的紫外光固化漆，其特征在于：所述底漆中所述二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂为10～20重量份；所述羟基丙烯酸树脂为20～25重量份。

6.根据权利要求5所述的紫外光固化漆，其特征在于：所述附着力促进剂为磷酸改性丙烯酸单体。

7.根据权利要求1所述的紫外光固化漆，其特征在于：所述光引发剂为α-羟基环己基苯甲酮、2，4，6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦或者其混合物。