CN102911541B - 耐候抗刮擦紫外固化硬涂层组合物 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种耐候抗刮擦紫外固化硬涂层组合物，由聚氨酯丙烯酸酯、丙烯酸酯、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、粘度促进剂？、功能性助剂、光引发剂组成或由丙烯酸酯弹性体、聚氨酯丙烯酸酯、丙烯酸酯、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、粘度促进剂、纳米氧化硅-4HBAGE、功能性助剂、光引发剂组成。配方中的丙烯酸酯高度交联体系为涂层提供高的硬度且本身也具有优良的耐候耐老化性能，聚氨酯体系赋予涂层耐磨、柔韧以及耐低温性能，同时也给予涂层耐水、耐盐水及耐溶剂性能。粘度促进剂改善涂层的流平性能，纳米氧化硅和功能性助剂增强涂层的防刮、易清洁的特性。本发明广泛应用于塑料及薄膜和金属罩面漆、木器表面清漆、光学玻璃等领域，起到保护，美观及装饰的作用。<!--1-->

Description

耐候抗刮擦紫外固化硬涂层组合物

技术领域

本发明涉及一种耐候抗刮擦紫外固化硬涂层组合物，具体涉及一种可涂敷在透明PET膜上的紫外固化硬涂层组合物。

背景技术

硬涂层用于汽车仪表盘和电子元器件等领域，提高塑料表面的耐磨、耐溶剂、耐侯性能和美观作用，还可以辅助特种添加剂做出哑光、耐污和抗静电等效果。随着人们对生活品质要求的提高，产品不仅质量好而且要求美观大方耐用，加硬涂层技术也得到很快发展。

紫外固化涂层一般具有高的交联密度，可以得到较好的力学性能的涂膜，而且生产工艺简单，生产效率很高，紫外固化时间短，只需几秒钟，所以紫外固化涂料在建筑、家具和数码通讯等其他领域也有广泛的应用。

目前，市场上紫外固化硬涂层主要存在以下问题：1、硬度低。铅笔硬度在6H以下，虽能满足大部分的要求，但在使用条件苛刻的场合，显得硬度不够。2、耐候性能不好。大部分涂膜在日光曝晒的过程中会出现裂纹，严重损害产品的外观。3、抗刮擦效果不明显，耐溶剂差。长时间的使用后，涂膜会出现“发白”和“起雾”等现象，严重影响涂层的耐磨性能。

现有的组合物有：含有一次粒子平均粒径在0.05μm以下的导电性氧化锌、分子内至少具有一个以上的(甲基)丙烯酰基的紫外线固化型(甲基)丙烯酸酯、光聚合引发剂；对于全部成分的总量，上述导电性氧化锌成分的含有比例为50-95%质量。组合物较好还含有作为分散剂的硅烷偶联剂，或者一分子内含有2个以上的羟基的叔胺。含有导电性氧化锌、至少具有一个以上的(甲基)丙烯酰基的紫外线固化型(甲基)丙烯酸酯、光聚合引发剂。重量百分组成为高官能脂肪族聚氨酯丙烯酸酯5-40wt%，环状单官能丙烯酸酯单体5-15wt%，二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸酯5-10wt%，二官能丙烯酸酯5-25wt%，光引发剂1-5wt%，稀释剂20-60wt%，助剂0-1wt%。

发明内容

本发明的目的是针对上述现状，旨在提供一种硬度＞8H，涂膜耐候性好，耐溶剂抗刮擦效果明显的耐候抗刮擦紫外固化硬涂层组合物。

本发明目的的实现方式为，耐候抗刮擦紫外固化硬涂层组合物，由以下质量百分比的成分组成：

聚氨酯丙烯酸酯        35-45%    丙烯酸酯    10-20%

脂肪族聚氨酯丙烯酸酯  10-20%    粘度促进剂  5-15%

功能性助剂            1%        光引发剂    5%，

其中，聚氨酯丙烯酸酯是二官能低聚物，丙烯酸酯为含有三官能基团的单体，脂肪族聚氨酯丙烯酸酯为二官能基团的低聚物，

粘度促进剂是三官能丙烯酸酯单体，功能性助剂是纳米氧化铝在有机硅表面活性剂的分散液，

光引发剂为苯基亚磷酸二乙酯、羟基环乙基苯甲酮、三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦、甲基二苯甲酮等的一种或几种。

耐候抗刮擦紫外固化硬涂层组合物，由以下质量百分比的成分组成：

其中，丙烯酸酯弹性体是可紫外固化的丙烯腈丁二烯丙烯酸酯三元共聚物，27℃时布氏粘度1.5×10⁵—2.5×10⁵mPa·s，

聚氨酯丙烯酸酯是二官能低聚物，丙烯酸酯为含有三官能基团的单体，脂肪族聚氨酯丙烯酸酯为二官能基团的低聚物，

粘度促进剂是三官能丙烯酸酯单体，功能性助剂是纳米氧化铝在有机硅表面活性剂的分散液，

光引发剂为苯基亚磷酸二乙酯、羟基环乙基苯甲酮、三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦、甲基二苯甲酮等的一种或几种。

采用本发明涂层具有很高的硬度(＞8H)，涂膜耐候性好，耐磨抗刮擦效果明显，透明性好、光泽度高、易清洁等优点。可广泛应用于户外及室内各种需要保护的物件表面，起到保护、装饰及美观的效果。

具体实施方式

本发明有两种，一种由聚氨酯丙烯酸酯、丙烯酸酯、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、粘度促进剂、功能性助剂、光引发剂组成。一种由丙烯酸酯弹性体、聚氨酯丙烯酸酯、丙烯酸酯、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、粘度促进剂、纳米氧化硅-4HBAGE、功能性助剂、光引发剂组成。

下面用具体实施例详述本发明。

例1、其质量百分比组成为：为丙烯酸酯弹性体8%，聚氨酯丙烯酸酯为40%，三功能基团丙烯酸酯为15%，脂肪族聚氨酯丙烯酸酯为16%，粘度促进剂为10%，纳米氧化硅-4HBAGE为5%，功能性助剂为1%，光引发剂为5%。

例2、其质量百分比组成为：为丙烯酸酯弹性体8%，聚氨酯丙烯酸酯为45%，三功能基团丙烯酸酯为15%，脂肪族聚氨酯丙烯酸酯为16%，粘度促进剂为5%，纳米氧化硅-4HBAGE为5%，功能性助剂为1%，光引发剂为5%。

例3、其质量百分比组成为：为丙烯酸酯弹性体8%，聚氨酯丙烯酸酯为30%，三功能基团丙烯酸酯为20%，脂肪族聚氨酯丙烯酸酯为16%，粘度促进剂为15%，纳米氧化硅-4HBAGE为5%，功能性助剂为1%，光引发剂为5%。

例4、其质量百分比组成为：为丙烯酸酯弹性体15%，聚氨酯丙烯酸酯为40%，三功能基团丙烯酸酯为14%，脂肪族聚氨酯丙烯酸酯为10%，粘度促进剂为10%，纳米氧化硅-4HBAGE为5%，功能性助剂为1%，光引发剂为5%。

例5、其质量百分比组成为：为丙烯酸酯弹性体0%，聚氨酯丙烯酸酯为40%，三功能基团丙烯酸酯为20%，脂肪族聚氨酯丙烯酸酯为19%，粘度促进剂为15%，纳米氧化硅-4HBAGE为0%，功能性助剂为1%，光引发剂为5%。

例6、其质量百分比组成为：为丙烯酸酯弹性体8%，聚氨酯丙烯酸酯为40%，三功能基团丙烯酸酯为15%，脂肪族聚氨酯丙烯酸酯为16%，粘度促进剂为15%，纳米氧化硅-4HBAGE为0%，功能性助剂为1%，光引发剂为5%。

例7、其质量百分比组成为：为丙烯酸酯弹性体8%，聚氨酯丙烯酸酯为30%，三功能基团丙烯酸酯为10%，脂肪族聚氨酯丙烯酸酯为16%，粘度促进剂为20%，纳米氧化硅-4HBAGE为10%，功能性助剂为1%，光引发剂为5%。

例8、其质量百分比组成为：为丙烯酸酯弹性体8%，聚氨酯丙烯酸酯为40%，三功能基团丙烯酸酯为15%，脂肪族聚氨酯丙烯酸酯为16%，粘度促进剂为10%，纳米氧化硅4HBAGE为0%，功能性助剂为1%，光引发剂为5%。

例9、其质量百分比组成为：为丙烯酸酯弹性体0%，聚氨酯丙烯酸酯为45%，三功能基团丙烯酸酯为18%，脂肪族聚氨酯丙烯酸酯为16%，粘度促进剂为10%，纳米氧化硅4HBAGE为5%，功能性助剂为1%，光引发剂为5%。

本申请人将本发明的各实施例用醋酸乙酯稀释至质量百分比为50%和工业涂膜1、工业涂膜2分别涂敷在100微米的透明PET膜上，在80℃烘箱中干燥5分钟后用紫外(UV)灯固化后用三种方法作了涂膜物理性能对比试验，

a钢丝球质量2.5磅，来回摩擦10次，

b采用MEK法，ASTM D5402，

c采用ASTM D3363。

铅笔硬度和耐刮擦测试为5微米厚度涂膜。MEK耐溶剂擦拭的涂膜厚度为25微米。

涂膜硬度、防刮及耐磨性能对比见表1，涂膜耐候性能见表2。

表1

注：表中1-9为例1-例9，10为工业涂膜1，11为工业涂膜2。

表2

注：表中1-9为例1-例9，10为工业涂膜1，11为工业涂膜2。

氙灯老化箱曝光条件：白天温度60℃，时间8H；夜晚温度40℃，时间4H。所有进行测试的涂膜厚度为5微米，基材为100微米厚的PET膜。

从表1中看出，配方中的丙烯酸酯弹性体及纳米氧化硅-4HBAGE对涂膜的性能有一定的影响，其表现为硬度偏低、耐磨性能稍差以及耐候性能不佳。丙烯酸功能单体基团的增加，材料的交联密度增强。在具体实施例中，丙烯酸酯弹性体和4HBAGE发生反应，体系的交联密度会增加。丙烯酸酯弹性体中残留的酸亦可以与4HBAGE中的环氧基反应，同样可以增加树脂体系的交联密度。这些因素都有助于提高涂膜的硬度及耐磨性能。正常情况下，涂膜固化后在室温条件两天后达到最大的硬度。

涂膜的耐候性能与涂膜配方组成及涂膜的厚度有很大的关系。涂膜越厚，户外耐候性越差。在表2是所有样品经过加速老化试验(ASTM G-151)的测试结果。从表2中看出，曝光2000小时，实施例1涂膜表现完好，其他配方的涂膜出现轻微裂纹，而两种工业常用涂膜，在较短的时间内就出现严重裂纹，导致涂膜表画光泽度的下降。在另外一组实验中，曝光条件不变，实施例15微米厚度的涂膜表观无变化，10微米厚度的涂膜出现轻微裂纹，25微米厚度的涂膜表观严重裂纹。由此看出，需根据涂层所处的具体环境条件，来决定涂膜所需的厚度。

Claims (2)

1.耐候抗刮擦紫外固化硬涂层组合物，其特征在于由以下质量百分比的成分组成：

其中，聚氨酯丙烯酸酯是二官能低聚物，丙烯酸酯为含有三官能基团的单体，脂肪族聚氨酯丙烯酸酯为二官能基团的低聚物，

粘度促进剂是三官能丙烯酸酯单体，功能性助剂是纳米氧化铝在有机硅表面活性剂的分散液，

光引发剂为苯基亚磷酸二乙酯、羟基环乙基苯甲酮、三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦、甲基二苯甲酮中的一种或几种。

2.耐候抗刮擦紫外固化硬涂层组合物，其特征在于由以下质量百分比的成分组成：

其中，丙烯酸酯弹性体是可紫外固化的丙烯腈-丁二烯-丙烯酸酯三元共聚物，27℃时布氏粘度1.5×10⁵—2.5×10⁵mPa·s，

聚氨酯丙烯酸酯是二官能低聚物，丙烯酸酯为含有三官能基团的单体，脂肪族聚氨酯丙烯酸酯为二官能基团的低聚物，

粘度促进剂是三官能丙烯酸酯单体，功能性助剂是纳米氧化铝在有机硅表面活性剂的分散液，

光引发剂为苯基亚磷酸二乙酯、羟基环乙基苯甲酮、三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦、甲基二苯甲酮中的一种或几种。