CN102964980B - 一种木制品表面辊涂的水性uv涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及木制品表面辊涂的水性UV涂料及其制备方法。本发明所述木制品表面辊涂的水性UV涂料，由以下重量配比的组份制成：25.0％～55.0％的水性聚氨酯丙烯酸酯，1.0％～15.0％的水性环氧树脂，0.4％～10.0％的羟基硅油，1.0％～10.0％的光引发剂，1.0％～15.0％的球形纳米形态填料，0.05％～3.0％的流平剂，0.1％～2.0％的滑石粉，1.0％～10.0％的乙醇，10.0～20.0％的去离子水，所述光引发剂为TPO。本发明由于采用在水性聚氨酯丙烯酸酯中引入水性环氧树脂、羟基硅油、球形纳米形态填料等原料，从而通过环氧和有机硅改性而使涂膜具有耐温、耐候、低表面能和生理惰性等优良性能，通过球形纳米形态填料提高涂料固含量。三者共同作用可有效改善涂膜不干、粘指严重等问题。
Description
技术领域
本发明涉及涂料领域，特别是一种具有优良力学性能的木制品表面辊涂的水性UV涂料及其制备方法。
背景技术
目前，水性UV固化涂料以环保、固化速度快、节省能源、流变性易控制等优点在木制品应用上受到了越来越多的关注。其中,水性光敏树脂是此类涂料中最重要的组分。按其结构的不同,主要分为不饱和聚酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚丙烯酸酯和聚酯丙烯酸酯。相比较而言,由聚氨酯丙烯酸酯类树脂类作为预聚体制备出的水性UV固化涂料的综合性能最好。但是现有的水性聚氨酯丙烯酸酯UV涂料辊涂于木制品表面时，因其固含量较低，普遍存在涂膜层硬度及力学性能较差、固化速度较慢，易引起涂装后漆膜不干、粘指现象严重等问题。这会影响到木制品的使用性能，降低其使用价值。
发明内容
本发明的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种涂层具有优良力学性能，可有效预防涂装后出现漆膜不干、粘指等现象，使用价值高的木制品表面辊涂的水性UV涂料及其制备方法。
本发明所述木制品表面辊涂的水性UV涂料，由以下重量配比的组份制成：25.0％～55.0％的水性聚氨酯丙烯酸酯，1.0％～15.0％的水性环氧树脂，0.4％～10.0％的羟基硅油，1.0％～10.0％的光引发剂，1.0％～15.0％的球形纳米形态填料，0.05％～3.0％的流平剂，0.1％～2.0％的滑石粉，1.0％～10.0％的乙醇，10.0～20.0％的去离子水，其中所述光引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦，上述流平剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷。
本发明的优选配比方案是由以下重量配比的组份制成：35.0％～55.0％的水性聚氨酯丙烯酸酯，3.0％～15.0％的水性环氧树脂，0.4％～6.0％的羟基硅油，1.0％～8.0％的光引发剂，1.0％～12.0％的球形纳米形态填料，0.1％～2.0％的流平剂，0.5％～1.5％的滑石粉，1.0％～8.0％的乙醇，12.0～18.0％的去离子水。
本发明的较佳配比方案是由以下重量配比的组份制成：45.0％～55.0％的水性聚氨酯丙烯酸酯，3.0％～7.0％的水性环氧树脂，2.0％～6.0％的羟基硅油，1.0％～7.0％的光引发剂，5.0％～10.0％的球形纳米形态填料，0.1％～2.0％的流平剂，0.5％～1.5％的滑石粉，1.0％～8.0％的乙醇，12.0～18.0％的去离子水。
本发明中采用球形纳米形态填料，是充分利用该组份的纳米粒子具有较小的尺寸、大的比表面积，所以其具有独特的表面效应和体积效应，少量球形纳米填料的加入均匀分散在涂料中，不仅可有效改善涂层的力学性能（如高强度、高模量等），增加韧性，同时也可改善其耐热性能及加工性能。上述球形纳米形态的填料优选方案为球形纳米氧化铝。
本发明还涉及木制品表面辊涂的水性UV涂料的制备方法。所述制备方法包括以下步骤：
（一）、将去离子水、乙醇、水性聚氨酯丙烯酸酯依次加入到搅拌釜中，搅拌均匀，其中去离子水重量份数控制在10.0～20.0％，乙醇重量份数控制在1.0％～10.0％，水性聚氨酯丙烯酸酯重量份数控制在25.0％～55.0％。
（二）、再向上述体系中依次加入流平剂聚醚改性聚二甲基硅氧烷、水性环氧树脂、羟基硅油，调节至适当黏度（涂-4杯 10~35 s），其中流平剂重量份数控制在0.05％～3.0％，水性环氧树脂重量份数控制在1.0％～15.0％，羟基硅油重量份数控制在0.4％～10.0％。
（三）、体系在1500-2000r/min转速条件下分散20-30min。
（四）、在高速搅拌条件下缓慢添加球形纳米形状填料、滑石粉和滴加光引发剂2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦，填料重量份数控制在1.0％～15.0％，滑石粉重量份数控制在0.1％～2.0％，光引发剂重量份数控制在1.0％～10.0％，所得产物即为所述木制品表面辊涂的水性UV涂料。
本发明由于采用在水性聚氨酯丙烯酸酯中引入水性环氧树脂、羟基硅油、球形纳米形态填料及其它辅助组份来制备木制品表面辊涂的水性UV涂料，因水性环氧树脂分子结构中的醚键提供了良好的耐化学性，苯环结构提供了耐高温性能和刚性，环氧树脂结构中刚性的苯环与柔性的烃链交替排列使涂层坚硬而柔韧，并且硅氧化学键具有优异的热氧稳定性，因此通过环氧基团和有机硅改性的水性聚氨酯丙烯酸酯涂层将具有更好的柔韧性、附着力和耐冲击性能。再加上添加的球形纳米形态填料，有效提高了涂料固含量和增加了体系的物理交联密度、相容性，所以进一步的改善了涂层的力学性能，使涂膜具有耐温、耐候、低表面能和生理惰性等优良力学性能。这种具有优良力学性能的水性UV涂料，在涂于木制品表面做面漆时，光固化速率快且具有较好的柔韧性、附着力、抗冲击强度和耐磨性，能有效防止水性UV涂料出现涂膜不干、粘指现象严重的现象，保证水性UV涂料辊涂板件的使用性能。再加上本发明中的辅助组份光引发剂和流平剂的协同增效作用，更进一步的确保了水性UV涂料的优良力学性能。简单地说本发明是利用树脂共混、接枝，使化学键相互作用，加之特定球形纳米形态填料的引入，相当于增加了体系的物理交联密度和相容性，所以有效解决了涂装后漆膜不干、粘指现象严重的问题。另外本发明还根据制备方法的特点，对各配方组分进行设定，并提出相应的工艺流程与技术参数，以此来有效控制木制品表面辊涂水性UV涂料漆膜不干、粘指现象的产生。
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
附图说明
图1为本发明所述木制品表面辊涂的水性UV涂料的制备方法流程图。
具体实施方式
本发明所述木制品表面辊涂的水性UV涂料，由以下重量配比的组份制成：25.0％～55.0％的水性聚氨酯丙烯酸酯，1.0％～15.0％的水性环氧树脂，0.4％～10.0％的羟基硅油，1.0％～10.0％的光引发剂，1.0％～15.0％的球形纳米形态填料，0.05％～3.0％的流平剂，0.1％～2.0％的滑石粉，1.0％～10.0％的乙醇，10.0～20.0％的去离子水，其中所述光引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦，上述流平剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷。
其中本发明的优选配比方案是由以下重量配比的组份制成：35.0％～55.0％的水性聚氨酯丙烯酸酯，3.0％～15.0％的水性环氧树脂，0.4％～6.0％的羟基硅油，1.0％～8.0％的光引发剂，1.0％～12.0％的球形纳米形态填料，0.1％～2.0％的流平剂，0.5％～1.5％的滑石粉，1.0％～8.0％的乙醇，12.0～18.0％的去离子水。
本发明的较佳配比方案是由以下重量配比的组份制成：45.0％～55.0％的水性聚氨酯丙烯酸酯，3.0％～7.0％的水性环氧树脂，2.0％～6.0％的羟基硅油，1.0％～7.0％的光引发剂，5.0％～10.0％的球形纳米形态填料，0.1％～2.0％的流平剂，0.5％～1.5％的滑石粉，1.0％～8.0％的乙醇，12.0～18.0％的去离子水。
在本发明中，原料光引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦，简称TPO，用于色漆时，光引发效果好，可有效解决UV涂料不干、粘指严重等问题；且其制备工艺成熟，廉价易得。流平剂原料聚醚改性聚二甲基硅氧烷可显著改善涂料对基体的润湿性，有利于形成光滑，致密，均匀的涂层。
本发明中采用的球形纳米形态填料，因纳米粒子具有较小的尺寸、大的比表面积，因此其具有独特的表面效应和体积效应，少量球形纳米填料的加入均匀分散在涂料中，不仅可有效改善涂层的力学性能（如高强度、高模量等），增加韧性，同时也可改善其耐热性能及加工性能。上述球形纳米形态的填料优选方案为球形纳米氧化铝。
本发明由于采用在水性聚氨酯丙烯酸酯中引入水性环氧树脂、羟基硅油、球形纳米形态填料及其它辅助组份来制备木制品表面辊涂的水性UV涂料，是充分利用环氧基团具有固化速度快、涂膜硬度高、附着力好等优点，有机硅具有耐温、耐候、低表面能和生理惰性等优良的性能，从而将水性聚氨酯丙烯酸酯进行环氧和有机硅改性，在UV作用下固化，将表现出环氧和有机硅基团所拥有的优点。并且加入球形纳米形态填料，可提高涂料的固含量，有效改善涂层的力学性能。本发明中环氧和有机硅改性可有效增大涂膜硬度，改善其力学性能，使涂膜具有耐温、耐候、低表面能和生理惰性等优良性能，球形纳米形态填料提高涂料固含量。三者共同作用可有效改善涂膜不干、粘指严重等问题。
如图1所示，本发明所述木制品表面辊涂的水性UV涂料的制备方法，包括以下步骤：
（一）、将去离子水、乙醇、水性聚氨酯丙烯酸酯依次加入到搅拌釜中，搅拌，其中去离子水重量份数控制在10.0～20.0％，乙醇重量份数控制在1.0％～10.0％，水性聚氨酯丙烯酸酯重量份数控制在25.0％～55.0％。
（二）、再向上述体系中依次加入流平剂聚醚改性聚二甲基硅氧烷、水性环氧树脂、羟基硅油，调节至适当黏度（涂-4杯 10~35 s），其中流平剂重量份数控制在0.05％～3.0％，水性环氧树脂重量份数控制在1.0％～15.0％，羟基硅油重量份数控制在0.4％～10.0％。
（三）、体系在1500-2000r/min转速条件下分散20-30min。
（四）、在高速搅拌条件下缓慢添加球形纳米形态填料、滑石粉和滴加光引发剂2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦，填料重量份数控制在1.0％～15.0％，滑石粉重量份数控制在0.1％～2.0％，光引发剂重量份数控制在1.0％～10.0％，所得产物即为所述木制品表面辊涂的水性UV涂料。
以下结合具体的实施例对本发明作进一步详细的描述。
实施例一：本发明所述木制品表面辊涂的水性UV涂料的制备方法，包括以下步骤：
（一）、将去13kg去离子水、7kg乙醇、52kg水性聚氨酯丙烯酸酯依次加入到搅拌釜中，搅拌；
（二）、再向上述体系中依次加入1.5kg聚醚改性聚二甲基硅氧烷、6kg水性环氧树脂、5kg羟基硅油，调节至适当黏度（涂-4杯 10~35 s）；
（三）、体系在2000r/min转速条件下分散20min以上；
（四）、在高速搅拌条件下缓慢添加8kg球形纳米氧化铝、1.5kg滑石粉和滴加6kgTPO（2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦），所得产物即为所述木制品表面辊涂的水性UV涂料。
实施例二：本发明所述木制品表面辊涂的水性UV涂料的制备方法，包括以下步骤：
（一）、将去18kg去离子水、8kg乙醇、50kg水性聚氨酯丙烯酸酯依次加入到搅拌釜中，搅拌；
（二）、再向上述体系中依次加入2kg聚醚改性聚二甲基硅氧烷、5kg水性环氧树脂、4kg羟基硅油，调节至适当黏度（涂-4杯 10~35 s）；
（三）、体系在1800r/min转速条件下分散25min以上；
（四）、在高速搅拌条件下缓慢添加6kg球形纳米氧化铝、1kg滑石粉和滴加6kgTPO（2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦），所得产物即为所述木制品表面辊涂的水性UV涂料。
实施例三：本发明所述木制品表面辊涂的水性UV涂料的制备方法，包括以下步骤：
（一）、将去17kg去离子水、8kg乙醇、45kg水性聚氨酯丙烯酸酯依次加入到搅拌釜中，搅拌；
（二）、再向上述体系中依次加入1kg聚醚改性聚二甲基硅氧烷、7kg水性环氧树脂、6kg羟基硅油，调节至适当黏度（涂-4杯 10~35 s）；
（三）、体系在2000r/min转速条件下分散20min以上；
（四）、在高速搅拌条件下缓慢添加10kg球形纳米氧化铝、1kg滑石粉和滴加5kgTPO（2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦），所得产物即为所述木制品表面辊涂的水性UV涂料。
实施例四：本发明所述木制品表面辊涂的水性UV涂料的制备方法，包括以下步骤：
（一）、将去10kg去离子水、7kg乙醇、33kg水性聚氨酯丙烯酸酯依次加入到搅拌釜中，搅拌；
（二）、再向上述体系中依次加入1.5kg聚醚改性聚二甲基硅氧烷、15kg水性环氧树脂、10kg羟基硅油，调节至适当黏度（涂-4杯 10~35 s）；
（三）、体系在2000r/min转速条件下分散20min以上；
（四）、在高速搅拌条件下缓慢添加15kg球形纳米氧化铝、0.5kg滑石粉和滴加8kgTPO（2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦），所得产物即为所述木制品表面辊涂的水性UV涂料。
实施例五：本发明所述木制品表面辊涂的水性UV涂料的制备方法，包括以下步骤：
（一）、将去16kg去离子水、1kg乙醇、55kg水性聚氨酯丙烯酸酯依次加入到搅拌釜中，搅拌；
（二）、再向上述体系中依次加入0.6kg聚醚改性聚二甲基硅氧烷、10kg水性环氧树脂、0.4kg羟基硅油，调节至适当黏度（涂-4杯 10~35 s）；
（三）、体系在2000r/min转速条件下分散20min以上；
（四）、在高速搅拌条件下缓慢添加5kg球形纳米氧化铝、2kg滑石粉和滴加10kgTPO（2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦），所得产物即为所述木制品表面辊涂的水性UV涂料。
实施例六：本发明所述木制品表面辊涂的水性UV涂料的制备方法，包括以下步骤：
（一）、将去17.5kg去离子水、10kg乙醇、55kg水性聚氨酯丙烯酸酯依次加入到搅拌釜中，搅拌；
（二）、再向上述体系中依次加入3kg聚醚改性聚二甲基硅氧烷、1kg水性环氧树脂、9.5kg羟基硅油，调节至适当黏度（涂-4杯 10~35 s）；
（三）、体系在2000r/min转速条件下分散20min以上；
（四）、在高速搅拌条件下缓慢添加1kg球形纳米氧化铝、2kg滑石粉和滴加1kgTPO（2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦），所得产物即为所述木制品表面辊涂的水性UV涂料。
实施例七：本发明所述木制品表面辊涂的水性UV涂料的制备方法，包括以下步骤：
（一）、将去20kg去离子水、4.85kg乙醇、25kg水性聚氨酯丙烯酸酯依次加入到搅拌釜中，搅拌；
（二）、再向上述体系中依次加入0.05kg聚醚改性聚二甲基硅氧烷、15kg水性环氧树脂、10kg羟基硅油，调节至适当黏度（涂-4杯 10~35 s）；
（三）、体系在2000r/min转速条件下分散20min以上；
（四）、在高速搅拌条件下缓慢添加15kg球形纳米氧化铝、0.1kg滑石粉和滴加10kgTPO（2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦），所得产物即为所述木制品表面辊涂的水性UV涂料。
尽管本发明是参照具体实施例来描述，但这种描述并不意味着对本发明构成限制。参照本发明的描述，所公开的实施例的其他变化，对于本领域技术人员都是可以预料的，这种的变化应属于所属权利要求所限定的范围内。
Claims (5)
1.一种木制品表面辊涂的水性UV涂料，其特征在于由以下重量配比的组份制成：25.0％～55.0％的水性聚氨酯丙烯酸酯，1.0％～15.0％的水性环氧树脂，0.4％～10.0％的羟基硅油，1.0％～10.0％的光引发剂，1.0％～15.0％的球形纳米形态填料，0.05％～3.0％的流平剂，0.1％～2.0％的滑石粉，1.0％～10.0％的乙醇，10.0～20.0％的去离子水，其中所述光引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦，上述流平剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷。
2.根据权利要求1所述的木制品表面辊涂的水性UV涂料，其特征在于由以下重量配比的组份制成：35.0％～55.0％的水性聚氨酯丙烯酸酯，3.0％～15.0％的水性环氧树脂，0.4％～6.0％的羟基硅油，1.0％～8.0％的光引发剂，1.0％～12.0％的球形纳米形态填料，0.1％～2.0％的流平剂，0.5％～1.5％的滑石粉，1.0％～8.0％的乙醇，12.0～18.0％的去离子水。
3.根据权利要求2所述的木制品表面辊涂的水性UV涂料，其特征在于由以下重量配比的组份制成：45.0％～55.0％的水性聚氨酯丙烯酸酯，3.0％～7.0％的水性环氧树脂，2.0％～6.0％的羟基硅油，1.0％～7.0％的光引发剂，5.0％～10.0％的球形纳米形态填料，0.1％～2.0％的流平剂，0.5％～1.5％的滑石粉，1.0％～8.0％的乙醇，12.0～18.0％的去离子水。
4.根据权利要求1或2或3所述的木制品表面辊涂的水性UV涂料，其特征在于上述球形纳米形态的填料为球形纳米氧化铝。
5.一种木制品表面辊涂的水性UV涂料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（一）、将去离子水、乙醇、水性聚氨酯丙烯酸酯依次加入到搅拌釜中，搅拌均匀，其中去离子水重量份数控制在10.0％～20.0％，乙醇重量份数控制在1.0％～10.0％，水性聚氨酯丙烯酸酯重量份数控制在25.0％～55.0％;
（二）、再向上述体系中依次加入流平剂聚醚改性聚二甲基硅氧烷、水性环氧树脂、羟基硅油，调节至适当黏度，其中流平剂重量份数控制在0.05％～3.0％，水性环氧树脂重量份数控制在1.0％～15.0％，羟基硅油重量份数控制在0.4％～10.0％;
（三）、体系在1500-2000r/min转速条件下分散20-30min;
（四）、在高速搅拌条件下缓慢添加球形纳米形状填料、滑石粉和滴加光引发剂2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦，球形纳米形状填料重量份数控制在1.0％～15.0％，滑石粉重量份数控制在0.1％～2.0％，光引发剂重量份数控制在1.0％～10.0％，所得产物即为所述木制品表面辊涂的水性UV涂料。
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| CN101054493A (zh) * | 2006-04-10 | 2007-10-17 | 东莞市英科水墨有限公司 | 一种环保高硬度强耐水木器漆及其制备方法 |
| CN101993655A (zh) * | 2010-10-28 | 2011-03-30 | 华南理工大学 | 一种紫外光固化水性木器漆及其制备方法 |
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2012
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Patent Citations (2)
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