CN103113811A

CN103113811A - 无溶剂型金属防腐uv快速固化黑色涂料及其制备方法

Info

Publication number: CN103113811A
Application number: CN2013100456518A
Authority: CN
Inventors: 吴玉民; 陈朝岚; 彭叶; 刘晓明; 吴刚强; 卢礼灿
Original assignee: HIPRO POLYMER MATERIALS (JIANGSU) CO Ltd
Current assignee: HIPRO POLYMER MATERIALS (JIANGSU) CO Ltd
Priority date: 2013-02-05
Filing date: 2013-02-05
Publication date: 2013-05-22

Abstract

本发明公开了一种无溶剂型金属防腐UV快速固化黑色涂料及其制备方法。本发明将光固化树脂，光固化单体，附着力促进剂，光引发剂，润湿流平剂，活性稀释剂，炭黑，防沉剂配好，经混合搅拌研磨而成。本发明制备的无溶剂型金属防腐UV快速固化黑色涂料，不仅具有无溶剂挥发、对环境无污染，无需流平时间、喷涂完毕即可固化，可回收循环再利用，柔韧性好，防腐性能优异等优点，而且具有优异的附着力，可带锈涂装的特点。各项性能超越了国外竞争对手的同类产品，是钢铁厂家钢管临时防腐理想的选择。

Description

无溶剂型金属防腐UV快速固化黑色涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种无溶剂、低粘度、固化速度快、柔韧性好、附着力好、可回收循环再利用，防腐性能优异且可带锈涂装的金属防腐UV快速固化黑色涂料及其制备方法。

背景技术

金属材料是人类社会发展的重要物质基础，但是大量的金属材料尤其是钢铁材料的腐蚀给人类社会带来了巨大的损失。调查显示美国1995年因金属材料腐蚀导致的经济损失约为3000亿美元，相当于当年美国国民生产总值（GNP）的4.21wt%。其他工业化国家的金属材料腐蚀导致的损失占其GNP的3～5wt%。

我国的金属材料腐蚀年损失为5000亿元，以2000年我国GNP10710亿美元计算，年腐蚀损失约占GNP的6wt%。金属材料腐蚀已成为影响国民经济和社会可持续发展的重要因素之一，因此研究金属腐蚀控制技术与方法，防止或减缓腐蚀破坏，对经济与社会发展具有重要意义。

且随着人们环保意识的增强以及环境保护的客观要求，传统溶剂型防腐涂料虽然具有良好的防腐性能，但都属于传统溶剂型防腐涂料，在涂装过程中会造成大量有机溶剂的挥发，不仅会影响涂膜的性能，还会损害作业人员的健康并导致环境污染，据报道涂料涂装过程挥发的有机溶剂是美国空气污染的主要来源之一。因此，开发VOC或无VOC环保型涂料成为当前以及今后防腐涂料的重点研究方向之一。

紫外光固化涂料主要指在紫外光照射下能迅速交联固化成膜的一类新型涂料，因其高效涂装固化和环境友好特征，自20世纪60年代成功应用在木器涂装上，已经拓展到现在大量应用于纸张、塑料、金属、玻璃、陶瓷等多种基材。

目前，光固化涂料在金属涂装领域的应用集中在食品、饮料包装罐涂装，在金属标牌装饰、金属饰板、铝合金门窗保护等方面也有广泛应用。在国内，UV固化金属防腐涂料还没有广泛应用，主要是由于低成本光固化涂料在固化速度、对钢材的附着力和对钢材腐蚀保护能力方面存在不足；在国外，该技术被美国奎克化学（Quaker）、德国戈德曼（Goldmann）等跨国公司垄断。因此，急需开发一种新的适于钢材腐蚀保护，相对廉价的光固化涂料来提高国内企业的技术能力，同时打破该技术的国际壁垒。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述缺陷，提供一种无溶剂型金属防腐UV快速固化黑色涂料。

本发明的另一目的是提供一种上述涂料的制备方法。

本发明的目的可以通过以下措施达到：

一种无溶剂型金属防腐UV快速固化黑色涂料，该涂料由如下重量百分比的组分混合而成：

上述各组分之和为100wt%。

本发明无溶剂型金属防腐UV快速固化黑色涂料进一步优选由如下重量百分比的组分混合制成：光固化树脂25～30wt%，光固化单体50～60wt%，附着力促进剂2～4wt%，光引发剂5～6wt%，润湿流平剂0.3～0.8wt%，炭黑5～7wt%，防沉剂0.5～1.5wt%，消泡剂0.1～0.5wt%，分散剂0.5～1.5wt%；前述各组分之和为100wt%。

本发明无溶剂型金属防腐UV快速固化黑色涂料更优选由如下重量百分比的组分混合制成：光固化树脂28wt%，光固化单体54.5wt%，附着力促进剂3wt%，光引发剂5.6wt%，润湿流平剂0.6wt%，炭黑6wt%，防沉剂1wt%，消泡剂0.3wt%，分散剂1wt%。

本发明的光固化树脂包括但不限于环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、丙烯酸树脂中的一种或几种以上的混合物。

所述光固化单体包括但不限于1~6官能的（甲基）丙烯酸酯，尤其是1~3官能的低粘度快速固化的（甲基）丙烯酸酯，包括但不限于：丙烯酸羟乙酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异冰片酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、1.6-已二醇二丙烯酸脂、2-氨基甲酸异丙酯基丙烯酸乙酯、三丙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、丙二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、丙氧基化（2）新戊二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化（3）甘油三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、双季戊四醇五/六丙烯酸酯。进一步的，1~3官能的低粘度快速固化的（甲基）丙烯酸酯（LQM）具有如下所示的分子结构。

式中：

P=0-2,

R₂=C_1-3烷基、C_1-3羟烷基、苯基或六元脂肪环基,

R₃=-H或-CH₃。

本发明的附着力促进剂包括但不限于钛酸酯类、锆铝硅酸盐类、锆酸盐类、芳基或烷基磷酸酯类、金属有机化合物、硅氧烷偶联剂类一种或一种以上的混合物，如PM-2、CD9051、EM39、KH550、KH560、KH570、A-1100、A-174、A-151、A-172、A-171、A-187、A-189、Z-6940、KBM-403、Z-6030、KBM-503、KBM-903、LK-2102、LK-1101、LK-1401、LK-2130、LK-610等。

所述光引发剂包括但不限于α-羟烷基芳基酮类、苯偶酰二甲基缩酮等苯偶酰缩酮类、苯偶姻甲醚等苯偶姻醚类、2,2-二乙氧基苯乙酮等二烷氧基苯乙酮类、α-胺烷基芳基酮类、苯甲酰甲酸酯类、酮肟酯类或二苯基((2,4,6-三甲基)苯甲酰基)氧化膦等酰基氧化膦类等裂解型光引发剂和二苯甲酮、硫杂蒽酮等夺氢型光引发剂中的一种或一种以上的混合物。进一步的，可选自α-羟烷基芳基酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮或二苯基((2,4,6-三甲基)苯甲酰基)氧化膦中的一种或几种。

所述的润湿流平剂包括但不限于聚丙烯酸酯或有机硅树脂或氟碳表面活性剂或其组合，如BYK333、BYK306、Glide432、Flow300、Efka3600等一种或一种以上的混合物。

所述炭黑选自MA-100、MA-75、MA-11、N774、N660、N550、N330、等中的一种或几种以上的混合物。

所述防沉剂为包括但不限于低分子量阴离子或电中性羧酸盐、气相氧化硅或有机膨润土等无机矿物、聚乙烯蜡、聚酰胺蜡、氢化蓖麻油、纤维素醚大分子量羧酸盐、聚氨酯或聚醚类缔合型增稠剂等两种或三种的组合，包括但不限于德谦201p、德谦229、BYK410等一种或几种以上的混合物。

所述消泡剂包括但不限于有机聚合物或有机硅树脂或它们的组合，如德谦2700、海名斯DF7015、BYK-141等一种或一种以上的混合物。

所述分散剂包括但不限于长链聚脂肪酸和多氨基盐等合成高分子类、多价羧酸盐、硅类和钛系偶联剂等含有颜料亲和基团的聚合物等一种或一种以上组合，如BYK163、BYK164、BYK358N中的一种或一种以上的混合物。

本发明的无溶剂型金属防腐UV快速固化黑色涂料，其制备方法如下：准确称取上述部分光固化单体于容器中，边搅拌边加入炭黑、防沉剂、消泡剂、分散剂，分散研磨至细度小于20um；然后依次加入附着力促进剂、润湿流平剂、光固化树脂，搅拌30分钟；再加入所述光引发剂，混合10分钟即制得。避光避热保存。

本发明采用超低粘度快速固化的新型单体研制出的无溶剂型紫外光固化（UV）防腐黑色涂料相对于传统涂料（不论常温固化涂料、高温烘烤固化涂料还是溶剂型黑色涂料），不仅具有无溶剂挥发、对环境无污染，还具有无流平时间、无需加热固化、喷涂完毕即可固化、能耗低、效率高、环境友好（不含任何有机溶剂）、可回收循环再利用、柔韧性好、附着力好、防腐性能优异等优点，特别是具有优异的附着力、可带锈涂装的特点，是具有可带锈涂装的特点，是一种高效节能环保型现代化涂料。其各项性能超越了国外竞争对手的同类产品，是钢铁厂家钢管临时防腐理想的选择。

具体实施方式

下面通过实施例进一步详细描述本发明的实施方案：

1、实例1-4

2、涂料的制备：准确称取上述部分光固化单体于容器中，边搅拌边加入炭黑、防沉剂、消泡剂、分散剂，分散研磨至细度小于20um；然后依次加入附着力促进剂、润湿流平剂、光固化树脂，搅拌30分钟；再加入所述光引发剂，混合10分钟即制得。避光避热保存。

3、施工工序：工件→表面处理（除去污物）→加热至30-40℃喷漆→UV固化→检验包装

4、测试技术指标见表：

Claims

1.一种无溶剂型金属防腐UV快速固化黑色涂料，其特征在于：该涂料由如下重量百分比的组分混合而成：

2.根据权利要求1所述的无溶剂型金属防腐UV快速固化黑色涂料，其特征在于：该涂料由如下组分混合制成：

3.根据权利要求1或2所述的无溶剂型金属防腐UV快速固化黑色涂料，其特征在于：所述光固化树脂选自环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、丙烯酸树脂中的一种或几种。

4.根据权利要求1或2所述的无溶剂型金属防腐UV快速固化黑色涂料，其特征在于：所述光固化单体为1~6官能的（甲基）丙烯酸酯，进一步选自1~3官能的低粘度快速固化的（甲基）丙烯酸酯。

5.根据权利要求4所述的无溶剂型金属防腐UV快速固化黑色涂料，其特征在于：所述光固化单体选自具有如下所示的分子结构的化合物：

式中：

P=0-2,

R₂=C_1-3烷基、C_1-3羟烷基、苯基或六元脂肪环基,

R₃=-H或-CH₃。

6.根据权利要求1或2所述的无溶剂型金属防腐UV快速固化黑色涂料，其特征在于：所述附着力促进剂选自钛酸酯类、锆铝硅酸盐类、锆酸盐类、芳基或烷基磷酸酯类、金属有机化合物、硅氧烷偶联剂类一种或一种以上的混合物，其进一步选自PM-2、CD9051、EM39、KH550、KH560、KH570、A-1100、A-174、A-151、A-172、A-171、A-187、A-189、Z-6940、KBM-403、Z-6030、KBM-503、KBM-903、LK-2102、LK-1101、LK-1401、LK-2130或LK-610中的一种或几种。

7.根据权利要求1或2所述的无溶剂型金属防腐UV快速固化黑色涂料，其特征在于：所述光引发剂选自苯偶酰缩酮类、苯偶姻甲醚等苯偶姻醚类、2,2-二乙氧基苯乙酮等二烷氧基苯乙酮类、α-胺烷基芳基酮类、苯甲酰甲酸酯类、酮肟酯类裂解型光引发剂，或者二苯甲酮、硫杂蒽酮类夺氢型光引发剂中的一种或一种以上与酰基氧化膦类光引发剂的混合物；进一步选自α-羟烷基芳基酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮或二苯基((2,4,6-三甲基)苯甲酰基)氧化膦中的一种或几种。

8.根据权利要求1或2所述的无溶剂型金属防腐UV快速固化黑色涂料，其特征在于：

所述的润湿流平剂选自BYK333、BYK361、Glide432、Flow300、Efka3600中的一种或一种以上的混合物；

所述炭黑选自MA-100、MA-75、MA-11、N774、N660、N550、N330中的一种或几种。

9.根据权利要求1或2所述的无溶剂型金属防腐UV快速固化黑色涂料，其特征在于：

所述防沉剂选自低分子量阴离子或电中性羧酸盐、气相氧化硅、无机矿物、聚乙烯蜡、聚酰胺蜡、氢化蓖麻油、纤维素醚大分子量羧酸盐、聚氨酯、聚醚类缔合型增稠剂中的一种或几种以上的混合物；

所述消泡剂选自德谦2700、海名斯DF7015、BYK-141中的一种或一种以上的混合物；

所述分散剂选自长链聚脂肪酸、多氨基盐、多价羧酸盐、硅类偶联剂、钛系偶联剂中的一种或一种以上组合，进一步选自BYK163、BYK164、BYK358N中的一种或一种以上的混合物。

10.一种权利要求1或2所述的无溶剂型金属防腐UV快速固化黑色涂料的制备方法，其特征在于：称取上述部分光固化单体于容器中，边搅拌边加入炭黑、防沉剂、消泡剂、分散剂，分散研磨至细度小于20um；然后依次加入附着力促进剂、润湿流平剂、光固化树脂，搅拌30分钟；再加入所述光引发剂，混合10～50分钟即制得。