CN103314057A - 不透明的水性uv耐划伤涂层 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种涂料组合物,其包含可UV固化的成膜树脂;0.5重量%到5.0重量%的触变性和/或假塑性防沉剂,选自合成蜡的胺盐和微晶纤维素化合物(MCC)中的至少一种;5wt%到80wt%的耐擦伤/耐划伤的添加剂,选自矿物磨料、玻璃颗粒和陶瓷颗粒中的至少一种;以及水。
Description
背景技术
可以配制涂料组合物(例如漆)来提供固化后不透明的、耐擦伤和/或耐划伤的涂层。为了提供具有耐擦伤性和/或耐划伤性的不透明涂层,通常用颜料颗粒以及抗刮剂(例如金属氧化物或磨碎的玻璃颗粒)来配制涂料组合物。当涂料组合物被储存在容器中时,随着时间的推移,重的和密实的颗粒与涂料组合物的其他组分分离并沉淀在容器的底部,形成致密的、坚硬的饼块层。在可将涂料组合物涂覆到表面之前,尤其是如果需要喷涂时,必须将饼块层中的颗粒打碎、分散并重新悬浮在涂料组合物中,以形成一个基本上均匀的溶液。这个再悬浮的步骤需要大量的机械搅动和/或搅拌,如果通过喷涂来涂覆涂料组合物,或者如果需要均匀、无缺陷的涂层,可能特别困难。
可以用防沉剂来配制涂料组合物,以防止或显著减少抗划剂和颜料颗粒的沉降。然而,这些防沉剂的引入可以导致涂料组合物的粘度发生不希望的变化,这可能使涂料组合物的涂覆变得困难。
发明内容
在一个实施方式中,本公开涉及一种涂料组合物,其包含可UV固化的成膜树脂;0.5重量%到5.0重量%的触变性和/或假塑性防沉剂,选自合成蜡的胺盐和微晶纤维素化合物(MCC)中的至少一种;5wt%到80wt%的耐擦伤/耐划伤的添加剂,选自矿物磨料、玻璃颗粒和陶瓷颗粒中的至少一种;以及水。
在另一个实施方式中,本公开涉及一种涂料组合物,其包含可UV固化的成膜树脂,其中所述树脂选自聚氨酯和丙烯酸树脂中的至少一种;0.5重量%到5.0重量%的触变性和/或假塑性防沉剂,选自合成蜡的胺盐和微晶纤维素化合物(MCC)中的至少一种;具有多个(甲基)丙烯酰基官能团的烯属不饱和化合物;5wt%到80wt%的耐擦伤/耐划伤的添加剂,选自矿物磨料、玻璃颗粒和陶瓷颗粒中的至少一种;以及水。
在一些实施方式中,本公开的涂料组合物可能具有优异的耐划伤性/耐擦伤性以及改善的储存稳定性的组合。
下面将详细说明本发明的一个或更多个实施方式。本发明的其他特征、目标和优点在说明书和权利要求书中是显而易见的。
具体实施方式
本公开涉及一种水性涂料组合物(例如漆),其为不透明的、可UV固化的、耐擦伤和/或耐划伤的,并具有优异的储存稳定性。在一个实施例中,涂料组合物包含可UV固化的成膜树脂组分、耐擦伤或耐划伤添加剂、水、以及触变性和/或假塑性防沉剂,例如下面中的至少一种:(1)合成蜡的胺盐,(2)微晶纤维素化合物(MCC),或(3)脲氨基甲酸酯化合物。可以通过多种方法将涂料组合物涂覆到基材上,例如喷涂,用UV辐射固化,以形成高度耐擦伤和耐划伤的涂层。固化的涂层具有优异的流平性和减少的表面缺陷(如橘皮)。该涂料组合物还具有优异的储存稳定性,在一些实施方式中在6个月或更长的时间内贮存稳定。
涂料组合物具有相对低的挥发性有机物含量,而不牺牲所涂覆的(干燥)涂层的所需性能的平衡。优选地,基于组合物的总重量,涂料组合物包括不超过10重量%(wt%)的挥发性有机化合物(VOC),更优选不超过约7wt%,甚至更优选不超过约4wt%。术语“挥发性有机化合物”在US.Pat.No.6,048,471(Henry)和U.S.Federal Register:June16,1995,第60卷,number 111中有定义。
涂料组合物是水性的,并且基于组合物的总重量,包含约40wt%至约90wt%的水,更优选包含约40wt%至约70wt%的水。
涂料组合物的成膜组分可以包括任何可UV固化的水可分散的或胶乳聚合物。“胶乳”聚合物是指聚合物颗粒在水中的分散体;胶乳聚合物通常需要第二分散剂(例如,表面活性剂),用于创建聚合物颗粒在水中的分散体或乳液。“水可分散的”聚合物是指聚合物本身是能够分散到水中(即,不需要使用单独的表面活性剂)或者水可以添加到聚合物中以形成一种稳定的水性分散体(即,在正常储存温度下分散体应至少有一个月的保质期)。这种水可分散的聚合物上可以包含非离子或阴离子的官能团,其协助使聚合物成为水可分散。对于这样的聚合物,通常需要外部的酸或碱使阴离子稳定。
合适的可UV固化的聚合物包括,但不限于,聚氨酯、环氧树脂、聚酰胺、氯化聚烯烃、丙烯酸类树脂、油改性的聚合物、聚酯、及其混合物或其共聚物。涂料组合物中的可UV固化的聚合物可以包含各种各样的官能团,从而为特定的应用改进其性能,所述官能团包括例如,乙酰乙酰基、(甲基)丙烯酰基(其中“(甲基)丙烯酰基”是指甲基丙烯酰基、甲基丙烯酸酯基、丙烯酰基或丙烯酸酯基中的任何一种)、乙烯基、乙烯基醚、(甲代)烯丙基醚(其中(甲代)烯丙基醚是指烯丙基醚和甲代烯丙基醚)、或其混合物。
在一个实施方式中,涂料组合物中可UV固化的聚合物包含乙酰乙酰基官能团:
其中R1为C1到C22的亚烷基,R2为C1到C22的烷基。优选地,R1为C1到C4的亚烷基,R2为C1到C4的烷基,更优选地,R1为亚甲基(-CH2-),而R2为甲基(-CH3)。
可以通过使用下列化合物将乙酰乙酰基官能团引入可UV固化的聚合物中:丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基丙酯、乙酰乙酸烯丙酯,甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基丁酯、甲基丙烯酸2,3-二(乙酰乙酰氧基)丙酯、甲基丙烯酸2-(乙酰乙酰氧基)乙酯、乙酰乙酸叔丁酯、双乙烯酮等或其组合。一般而言,任何可聚合的羟基官能的或其它含活泼氢的单体都可以通过与双烯酮或其它合适的乙酰乙酰化剂反应转换为相应的乙酰乙酰基官能的单体(参见例如Comparison of Methods for the Preparation ofAcetoacetylated Coating Resins,Witzeman,J.S.;Dell Nottingham,W.;DelRector,F.J.Coatings Technology;Vol.62,1990,101(及其中所含的参考文献))。在优选的涂料组合物中,通过甲基丙烯酸2-(乙酰乙酰氧基)乙酯、乙酰乙酸叔丁酯、双烯酮、或其组合将乙酰乙酰基官能团引入聚合物中。
如果涂料组合物中所用的UV聚合物是乳胶聚合物,优选地,该乳胶聚合物颗粒的平均颗粒尺寸小于75纳米(nm),更优选小于约50nm。
例如,乙酰乙酰基官能的乳胶聚合物可使用例如甲基丙烯酸2-(乙酰乙酰氧基)乙酯(AAEM)和一种或多种烯属不饱和单体,通过链增长聚合制备。烯属不饱和单体的例子包括,但不限于,丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸4-羟基丁酯缩水甘油醚、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯,甲基丙烯酸烯丙酯、及其混合物。
优选地,用于制备乳胶聚合物的烯属不饱和单体包含苯乙烯。例如,在某些实施方式中,乳胶聚合物可以包含基于乳胶聚合物的总重量,约7.5wt%到约75wt%的苯乙烯,在其他实施方式中,乳胶聚合物可以包含基于乳胶聚合物的总重量,约20wt%到约50wt%的苯乙烯。
通常用一种或更多种非离子或阴离子乳化剂(即,表面活性剂)来稳定乳胶聚合物,所述非离子或阴离子乳化剂可以单独使用或组合使用。合适的非离子型乳化剂的例子包括叔辛基苯氧基乙基聚(39)-乙氧基乙醇、十二烷氧基聚(10)乙氧基乙醇、壬基苯氧基乙基聚(40)乙氧基乙醇、聚乙二醇2000单油酸酯、乙氧基化的蓖麻油、氟化烷基酯和烷氧基化物、聚氧乙烯(20)山梨糖醇酐单月桂酸酯、蔗糖单椰油酸酯、二(2-丁基)苯氧基聚(20)乙氧基乙醇、羟乙基纤维素聚丙烯酸丁酯接枝共聚物、二甲基硅氧烷聚亚烷基氧化物接枝共聚物、聚(氧化乙烯)聚(丙烯酸丁酯)嵌段共聚物、氧化丙烯和氧化乙烯的嵌段共聚物、2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇与30摩尔的氧化乙烯的乙氧基化物、N-聚氧乙烯(20)月桂酰胺、N-月桂基-N-聚氧乙烯(3)胺和聚(10)乙二醇十二烷基硫醚。合适的阴离子型乳化剂的例子包括十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、硬脂酸钾、磺基琥珀酸钠二辛酯、十二烷基二苯醚二磺酸钠、壬基苯氧基乙基聚(1)乙氧基乙基硫酸铵盐、苯乙烯磺酸钠、十二烷基烯丙基琥珀酸酯磺酸钠、亚麻子油脂肪酸、乙氧基化壬基酚的磷酸酯的钠盐或铵盐、辛苯昔醇-3-磺酸钠、椰油酰肌氨酸钠、1-烷氧基-2-羟基丙基磺酸钠、α-烯烃(C14-C16)磺酸钠、羟基醇的硫酸盐、N-(1,2-二羧乙基)-N-十八烷基磺基琥珀酸四钠、N-十八烷基磺基琥珀酸二钠、烷基酰氨基聚乙氧基磺基琥珀酸二钠、磺基琥珀酸的乙氧基化壬基酚半酯二钠盐和叔辛基苯氧基乙氧基聚(39)乙氧基乙基硫酸酯的钠盐。如果需要的话,可以使用乳化剂的各种组合。
也可以用碱溶性聚合物来稳定乳胶聚合物。可以通过下列方法来制备碱溶性聚合物:用丙烯酸或甲基丙烯酸或其它可聚合的酸单体(通常大于10%)制备聚合物,通过加入氨或其它碱使聚合物增溶。碱溶性聚合物可以含有乙酰乙酰基官能团。合适的碱溶性载体聚合物的实例为JONCRYL675和JONCRYL 678。
水溶性自由基引发剂通常用于胶乳聚合物的链增长聚合中。合适的水溶性自由基引发剂包括过氧化氢、叔丁基过氧化物、碱金属的过硫酸盐(例如过硫酸钠、过硫酸钾和过硫酸锂)、过硫酸铵、以及这些引发剂与还原剂的混合物。还原剂包括亚硫酸盐(例如碱金属的偏亚硫酸氢盐)、亚硫酸氢盐、连二亚硫酸盐、甲醛次硫酸氢钠、还原糖(如抗坏血酸和异抗坏血酸)。基于单体的总量,引发剂的用量优选为0.01wt%到3wt%。基于单体的总量,在氧化还原体系中还原剂的量优选为0.01wt%到3wt%。温度可以在10℃至100℃的范围内。
在另一个实施方式中,涂料组合物中所用的聚合物是水分散性的。优选的水分散性聚合物包括醇酸树脂、聚酯和聚氨酯,其可以通过本领域已知的任何方法制备。
例如,可以通过下列方法来制备水分散性的聚酯:使一种或更多种多元酸与一种或更多种多元醇反应以得到具有过量羟基官能团的聚合物。所得到的聚酯可进一步与乙酰乙酸叔丁酯或双烯酮反应,从而将乙酰乙酰基官能团引入聚合物中,并与适当的酸酐(如偏苯三酸酐)反应,使得聚酯变为酸官能的。然后,可以用中和碱来中和所得的酸官能团,从而使得聚酯成为水分散性的。
例如,可以通过下列方法制备水分散性的醇酸树脂:使油和多元醇的醇解产物、脂肪酸、甘油单酯或甘油二酯中的一种或多种以及多元酸与一种或更多种多元醇反应,得到具有过量羟基官能团的聚合物。所得到的醇酸树脂可以进一步与乙酰乙酸叔丁酯或双烯酮反应,从而将乙酰乙酰基官能团引入聚合物中,并与适当的酸酐(如偏苯三酸酐)反应,使得醇酸树脂变为酸官能的。然后,可以用中和碱来中和所得的酸官能团,从而使得醇酸树脂成为水分散性的。
合适的油和/或由其衍生的脂肪酸包括下列化合物,例如亚麻子油、红花油、妥尔油、棉花籽油、花生油、桐油、木油、蓖麻油(ricinene oil),或优选地,葵花子油、大豆油、蓖麻油(castor oil)、脱水蓖麻油等。这些油或脂肪酸可以单独使用,或者作为一种或更多种油或脂肪酸的混合物使用。优选的脂肪酸为大豆脂肪酸、脱水蓖麻油脂肪酸、亚麻酸脂肪酸、蓖麻油脂肪酸、亚油酸脂肪酸。
用于制备聚酯或醇酸树脂的合适的多元醇包括,例如,具有1至6个、优选1至4个羟基连接到非芳族或芳族碳原子的脂肪族、脂环族和/或芳脂族醇。合适的多元醇的例子包括乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、2-乙基-1,3-丙二醇、2-甲基丙二醇、2-丁基-2-乙基丙二醇、2-乙基-1,3-己二醇、1,3-新戊二醇、2,2-二甲基-1,3-戊二醇、1,6-己二醇、1,2-和1,4-环己二醇、双酚A,1,2-和1,4-双(羟甲基)环己烷、双(4-羟基环己基)甲烷、己二酸双(乙二醇酯)、醚醇(如二乙二醇和三乙二醇、二丙二醇)、全氢化的双酚、1,2,4-丁三醇、1,2,6-己三醇、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、三羟甲基己烷、丙三醇,季戊四醇、二季戊四醇、甘露糖醇、山梨糖醇、以及具有1至8个碳原子的链终止一元醇(例如丙醇、丁醇、环己醇、苄醇、羟基新戊酸)、及其混合物。
用于制备聚酯或醇酸树脂的多元酸包括下列化合物,例如,脂肪族、脂环族的饱和或不饱和的和/或芳香族的多元羧酸,如二羧酸、三羧酸和四羧酸。这些化合物可以单独使用或作为一种或更多种多元酸的混合物使用。多元酸的合适的例子包括,例如,邻苯二甲酸、间苯二甲酸、己二酸、对苯二甲酸、四氢化邻苯二甲酸、六氢邻苯二甲酸、内亚甲基四氢邻苯二甲酸、琥珀酸、戊二酸、癸二酸、壬二酸、偏苯三酸、均苯四酸、富马酸和马来酸等,或其混合物。
如本文所用的多元酸广义地定义为包括多元酸的酸酐,例如,马来酸酐、邻苯二甲酸酐、琥珀酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、偏苯三酸酐、或其混合物。这些化合物可以单独使用或作为一种或更多种多元酸的混合物使用。
使得聚酯或醇酸树脂成为水分散性的合适的中和碱包括无机碱,如氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂,氨,三乙胺和二甲基乙醇胺。
除了上述水分散性的和乳胶的可UV固化的聚合物之外,涂料组合物优选地包含烯属不饱和化合物。优选地,该化合物是多官能的(即,包含两个或更多个烯键式不饱和基团),这使得它们成为合适的可交联稀释剂。这样的化合物可以是单体、低聚物、聚合物、或其混合物。优选的烯属不饱和化合物包含(甲基)丙烯酸酯官能团、乙烯基官能团、乙烯基醚官能团、(甲代)烯丙基醚官能团(其中(甲代)烯丙基醚是指烯丙基醚和甲代烯丙基醚)、或其混合物。
涂料组合物可以包含一种或更多种不同的烯属不饱和化合物,优选一种或更多种(甲基)丙烯酸酯单体。优选地,所述(甲基)丙烯酸酯单体有两个或更多个(甲基)丙烯酸酯基团(即,它们是多官能的)。在目前优选的实施方式中,(甲基)丙烯酸酯单体的(甲基)丙烯酰基官能团键合到核心结构基团上,所述核心结构基团可以基于各种各样的有机结构,包括三丙二醇、异冰片醇、异癸醇、苯氧基乙基醇、三羟乙基异氰脲酸酯、三羟甲基丙烷乙氧化物、己二醇、乙氧基化和丙氧基化的新戊二醇、氧乙基化的苯酚、聚乙二醇、双酚乙氧基化物、新戊二醇丙氧基化物、三羟甲基丙烷、丙氧基化的甘油、二-三羟甲基丙烷、二-和单-季戊四醇酯、四氢糠醇、β-羧基乙基醇、上述的被取代的衍生物、上述的组合等。
合适的(甲基)丙烯酸酯单体的实例包括(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸异癸酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯(TPGDA/TPGDMA)、己二醇二(甲基)丙烯酸酯(HDDA/HDDMA)、(甲基)丙烯酸四氢糠基酯、(甲基)丙烯酸β-羧基乙酯、双酚A乙氧基化物二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化和丙氧基化的新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、二-(三羟甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯)(TMPT/TMPTMA)、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、或其混合物。
烯丙基醚是可用于涂料组合物的烯属不饱和化合物的另一个例子。优选地,所述烯丙基醚单体中的烯丙基醚官能团键合到核心结构基团,所述核心结构基团基于各种各样的多元醇。合适的多元醇包括新戊二醇、三羟甲基丙烷、乙二醇、丙二醇、丁二醇、二乙二醇、1,3-丙二醇、三乙二醇、三羟甲基乙烷、季戊四醇、甘油、双甘油、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、1,4-环己烷二甲醇等。如果需要的话,可以使用这些醇的各种混合物。
合适的烯丙基醚单体的例子包括羟基乙基烯丙基醚、羟基丙基烯丙基醚、三羟甲基丙烷单烯丙基醚、三羟甲基丙烷二烯丙基醚、三羟甲基乙烷单烯丙基醚、三羟甲基乙烷二烯丙基醚、甘油单烯丙基醚、甘油二烯丙基醚、季戊四醇单烯丙基醚、季戊四醇二烯丙基醚、季戊四醇三烯丙基醚、1,2,6-己三醇单烯丙基醚、1,2,6-己三醇二烯丙基醚等。这些化合物的丙氧基化和乙氧基化形式也适用。
可用于涂料组合物的另一种烯属不饱和化合物是乙烯基醚。合适的乙烯基醚单体的例子包括4-羟丁基乙烯基醚、1,4-环己烷二甲醇单乙烯基醚、1,4-环己烷二甲醇二乙烯基醚、乙二醇单乙烯基醚、乙二醇二乙烯基醚、二乙二醇单乙烯基醚、二乙二醇二乙烯基醚、三乙二醇二乙烯基醚等。这些化合物的丙氧基化和乙氧基化形式也适用。
烯属不饱和化合物可以以不同的组合使用,并且还可以为涂料组合物提供可交联的稀释剂的功能。
基于组合物的烯属不饱和化合物和胶乳/水分散性聚合物组分的总重量,优选地,本发明的涂料组合物包含约30wt%至约95wt%、更优选约45wt%至约90wt%、甚至更优选约55wt%至约85wt%的可UV固化胶乳/或水分散性的聚合物。在一个示例性实施方式中,基于组合物的烯属不饱和化合物和乙酰乙酰基官能团的聚合物组分的总重量,所述涂料组合物包含约55wt%至约85wt%的乙酰乙酰基官能的乳胶或水分散性聚合物。
基于组合物的烯属不饱和化合物和胶乳/水分散性聚合物组分的总重量,涂料组合物优选地包含约5wt%至约70wt%、更优选约7.5wt%至约50wt%、甚至更优选约10wt%至约40wt%的烯属不饱和化合物。
涂料组合物包含自由基引发剂,特别是光引发剂,其中当该组合物暴露于UV光时,光引发剂引起固化反应。基于涂料组合物的总重量,光引发剂优选地以约0.1wt%至约10wt%的量存在。
适合于本发明的具有(甲基)丙烯酸酯或烯丙基醚官能团的树脂的光聚合引发剂是α-裂解型光引发剂和夺氢型光引发剂。光光引发剂可以包含有助于光化学引发反应的其他试剂,例如共引发剂或光引发剂增效剂。合适的裂解型光引发剂包括α,α-二乙氧基苯乙酮(DEAP)、二甲氧基苯基苯乙酮(以商品名IRGACURE 651商购自Ciba Corp.,Ardsley,NY)、羟基环己基苯基酮(以商品名IRGACURE 184商购自Ciba Corp.)、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮(以商品名DAROCUR 1173商购自Ciba Corp.)、双-(2,6-二甲氧基苯甲酰基)-2,4,4-三甲基戊基氧化膦和2-羟基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮的25∶75的共混物(以商品名IRGACURE 1700商购自CibaCorp.)、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮和2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦的50∶50的共混物(TPO,以商品名DAROCUR 4265商购自CibaCorp.)、2,4,6-三甲基苯甲酰基膦氧化物(以商品名IRGACURE 819、IRGACURE 819DW和IRGACURE 2100商购自Ciba Corp.)、2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦(以商品名LUCIRIN商购自BASF Corp.,MountOlive,NJ)、以及70%的低聚2-羟基-2-甲基-4-(1-甲基乙烯基)苯基丙烷-1-酮和30%的2-羟基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮的混合物(以商品名KIP 100商购自Sartomer,Exton,PA)。合适的夺氢型光引发剂包括二苯甲酮;取代的二苯甲酮(例如以商品名ESCACURE TZT商购自Fratelli-Lamberti,由Sartomer,Exton,PA出售);和其他的二芳基酮,例如呫吨酮、噻吨酮、米蚩酮;苯偶酰类;醌类;以及所有上述的取代衍生物。优选的光引发剂包括DAROCUR 1173、KIP 100、二苯甲酮和IRGACURE 184。一种特别优选的引发剂混合物以商品名IRGACURE500商购自Ciba Corp.,其为比例为1∶1的IRGACURE 184和二苯甲酮的混合物。这是α-裂解型光引发剂和夺氢型光引发剂的混合物一个很好的例子。光引发剂的其他混合物也可以用于本发明的涂料组合物。樟脑醌是适用于通过可见光来固化涂料组合物的光引发剂的一个例子。
本发明的涂料组合物还可以包含共引发剂或光引发剂的增效剂。共引发剂可以是脂肪族叔胺(如甲基二乙醇胺和三乙醇胺、)、芳族胺(如对二甲氨基苯甲酸戊酯、2-正丁氧乙基-4-(二甲氨基)苯甲酸酯、苯甲酸2-(二甲氨基)乙酯、4-(二甲氨基)苯甲酸乙酯、2-乙基己基-4-(二甲氨基)苯甲酸酯)、(甲基)丙烯酸酯化的胺(例如以商品名EBECRYL7100和UVECRYLP104和P115商购的那些,所有均来自UCB RadCure Specialties,Smyrna,GA)、和氨基官能的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯树脂或低聚物的共混物(如以商品名EBECRYL3600或EBECRYL3703商购的那些,均来自UCBRadCure Specialties)。也可以使用以上各类化合物的组合。
优选的光引发剂包括二苯甲酮、4-甲基二苯甲酮、苯甲酰基苯甲酸酯、苯基苯乙酮、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、α,α-二乙氧基苯乙酮、羟基环己基苯基酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、双-(2,6-二甲氧基苯甲酰基)-2,4,4-三甲基戊基氧化膦、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、及其组合。
优选的组合物包含自由基引发剂,其为夺氢型光引发剂。优选地,夺氢型光引发剂为二苯甲酮或4-甲基二苯甲酮。组合物可至少部分地通过紫外线固化。
基于组合物的总重量,组合物中夺氢型光引发剂的量优选为至少0.1wt%,更优选至少0.2wt%,并且甚至更优选至少0.4wt%。基于组合物的总重量,组合物中夺氢型光引发剂的量优选为不超过4wt%,更优选不超过3wt%,并且甚至更优选不超过2wt%。
可以使用产生阳离子的光引发剂,通过UV光或可见光来固化包含具有乙烯基醚官能团的树脂的涂料组合物。合适的产生阳离子的光引发剂的实例包括产生超酸的光引发剂,例如三芳基锍盐。一种可用的三芳基锍盐是六氟磷酸三苯基锍。
用于固化涂料组合物的其它方法可以单独使用或与上述方法组合使用。补充的固化方法包括热固化、化学固化、厌氧固化、湿气固化、氧化固化等。每一种固化方法都需要相应的固化引发剂或固化剂,其包含在组合物中。例如,过氧化物可以引发热固化,金属干燥剂包可引起氧化固化,多官能的胺(例如异佛尔酮二胺)可以通过胺基迈克尔加成到丙烯酸酯反应性不饱和基团来引起化学交联固化。如果这些额外的引发剂存在于组合物中,基于涂料组合物的重量,优选地,其以至少0.1wt%的量存在。优选地,基于涂料组合物的重量,其以不超过12wt%的量存在。
涂料组合物进一步包括耐擦伤/耐划伤的添加剂,例如,粗晶或单晶矿物磨料,包括金属氧化物,诸如三氧化二铝;无机非金属氧化物,例如二氧化硅、氧化钙、氧化硼等;磨碎的玻璃颗粒和玻璃珠;以及陶瓷颗粒和陶瓷珠。
优选地,涂料组合物中使用的耐擦伤/耐划伤添加剂的颗粒尺寸范围为约1微米至约500微米,更优选为约1微米至约25微米。该添加剂可以具有均匀的颗粒尺寸或几种颗粒尺寸的组合。还通过根据莫氏硬度等级来测定的硬度指定耐擦伤/耐划伤的添加剂,所用的矿物磨料应显示出约6或更高的高莫氏硬度。
在一个实施方式中,耐擦伤/耐划伤添加剂占涂料组合物总重的约5wt%至约80wt%。与矿物充填磨料的面漆组合物相比,封底层涂层/底漆层涂层具有较高重量百分比的矿物磨料。面漆组合物通常配制成含有约5wt%至约20wt%的耐擦伤/耐划伤添加剂,而封底层涂层/底漆层涂层组合物配制成含有约5wt%重量至约80wt%的添加剂。当涂料中耐擦伤/耐划伤添加剂的重量百分比降低时,涂料组合物的光泽度水平降低,同样,当添加剂的颗粒尺寸增大时,光泽度水平也降低。
在本申请中,术语“耐划伤”是指当涂料组合物在基材上完全硬化时,用钢丝绒或研磨垫10次轻压来回摩擦之后,涂层未损毁。例如,可以用#40粗钢丝绒垫或厨房擦洗垫(以商品名SCOTCHBRITE购自3M,St.Paul,MN)对干涂层的耐划伤性进行评估。
涂料组合物进一步包含触变性和/或假塑性防沉剂,这在本申请中是指与涂料组合物中成膜的可UV固化树脂相互作用以形成触变性和/或假塑性结构的化合物。术语“假塑性”(有时与“触变性”混淆)的结构是指呈胶体凝胶状的材料,其受到机械搅拌时剪切变稀(液化和自由流动),但静止时返回到凝胶形式(分散相与连续相结合以产生粘稠的果冻状产物)。触变性和/或假塑性防沉剂充当稳定剂和/或分散助剂,以提高和/或维持颗粒(例如耐擦伤/耐划伤添加剂、颜料颗粒等)在涂料组合物中的悬浮。触变性和/或假塑性防沉剂可以单独使用,或与其它流变控制剂(例如,蜡、增粘剂等)组合使用,以提供在选定的涂料组合物中增强的分散性。
在一个实施方式中,触变性和/或假塑性防沉剂可以是微晶纤维素化合物(MCC)。MCC可以单独使用,或可以用可溶的亲水胶体(例如羧酸化甲基纤维素(CMC))进一步处理,以提供很容易分散在水中的胶体状MCC。优选的胶体状MCC化合物包括但不限于,以商品名NTC(特别是NTC-61)得自FMC Corp,Newark,DE的那些,其为MCC和CMC钠的组合。
适当分散的胶体状MCC建立不溶于水的三维矩阵或网络,可以赋予涂料组合物稳定性。虽然不希望束缚于任何理论,现有的证据表明网络通过MCC和CMC的颗粒之间的氢键被保持在一起。这种三维网络有效地防止组合物中的固体颗粒产生沉淀或聚结从而在其容器中形成饼块,这确保在涂料组合物涂覆之前涂料组合物中的固体颗粒可以很容易地搅拌并再分散为均匀的状态。在一些实施方式中,胶体状MCC似乎也在物理上防止涂料组合物中的胶乳颗粒的聚结,并防止其凝聚。
在另一个实施方式中,触变性和/或假塑性防沉剂是微晶合成蜡的胺盐,微晶合成蜡诸如为微晶的聚乙烯蜡、聚丁烯蜡、聚乙烯-丙烯酸类蜡、聚酯蜡、聚酰胺蜡、费-托蜡、及其混合物等。微晶蜡优选为微晶聚酰胺蜡,优选其颗粒尺寸的直径为约10至约500纳米,尺寸分布为约1.2至约1.6。合适的合成聚酰胺蜡的胺盐包括但不限于,以商品名AQ600商购自Kusamoto Chemicals,Ltd.,of Tokyo,Japan的那些,特别是AQ610。合成蜡的胺盐与涂料组合物中的可UV固化的成膜树脂相互作用以形成触变结构,防止颜料颗粒和耐划伤颗粒沉降。
在另一个实施方式中,触变性和/或假塑性防沉剂是脲氨基甲酸酯,例如,以商品名Byk425购自Byk的那些,或氨基甲酸酯酶促改性的淀粉,例如,那些以商品名Acrysol RM-12W购自Rohm & Haas的那些。
触变性和/或假塑性防沉剂可以例如基于组合物的总重量,以约0.5重量%至约5.0重量%的量,更优选以约0.5重量%至约1.5重量%的量存在于涂料组合物中。
如上文所述,触变性和/或假塑性防沉剂形成凝胶状材料,其通过例如机械搅拌提供的剪切容易破解。由此产生的剪切变烯的组合物很容易通过喷雾喷嘴雾化,很少或不产生会干扰所涂涂料的流动或流平的泡沫。对于喷涂来说,根据组合物中矿物磨料的填充程度和聚合物组分,涂料组合物的粘度可以在约20厘泊(0.2Pa.s)至约800厘泊(8Pa.s)的范围内。可以用Zahn杯、福特杯等测量粘度,也可以使用Brookfield粘度计、Stormer粘度计等在接近静态到动态条件下测量粘度。例如,可以用#3Zahn Signature杯在轻微搅拌下对涂料组合物进行粘度测量。
触变性和/或假塑性防沉剂可以防止组合物的硬沉降,其中涂料组合物的各组分在储存容器的底部上形成一个硬饼块。在一些实施方式中,涂料组合物是储存稳定的,这在本申请中表示在室温下贮存至少1个月、优选至少3个月、甚至更优选至少六个月时,组合物不形成硬饼块。
此外,在一些实施方式中,当涂料组合物干燥时,触变性和/或假塑性防沉剂也可以保持耐划伤添加剂更接近涂层组合物的表面,这提供了在耐划伤性试验中增强的性能。
可以使用下列技术涂覆涂料组合物,包括喷涂、刷涂、幕式淋涂、直接或差压辊涂,或者通过浸渍在含有涂料组合物的浴液中而用涂料组合物浸透待涂表面。喷涂可以是传统的空气喷涂、空气辅助的无气喷涂、无气喷涂、HVLP等,并且也可以是静电磁盘、旋杯(BELL)式静电喷涂等。
可以将涂料组合物涂覆到表面上,例如木材表面,乙烯基树脂表面,瓷砖表面,橡胶改性的水泥表面,大理石表面,金属表面,塑料表面,或层叠墙面材料、地板、或一件家具的表面等
涂料组合物可以包含改进可固化的涂料组合物与基材的相互作用的表面活性剂。特别地,该试剂可以改进组合物润湿基材的能力。表面活性剂也可以具有其它性能。例如,表面活性剂也可以包括流平剂、消泡剂或流动剂等。表面活性剂影响可固化涂料组合物的品质,包括涂层组合物如何被处理,它如何在整个基材表面铺展,它如何与基材结合。如果使用,基于涂料组合物的总重量,表面活性剂优选以不大于5wt%的量存在。
还发现表面活性剂有助于合并涂料并且有助于涂料配制。适用于涂料组合物的表面活性剂是本领域技术人员已知的,或者可以用标准方法确定。示例性表面活性剂包括聚二甲基硅氧烷表面活性剂(例如以商品名SILWET L-760和SILWET L-7622商购自OSI Specialties,South Charleston,WV的那些,或以商品名BYK306、BYK333和BYK346商购自Byk-Chemie,Wallingford,CT的那些)和氟化的表面活性剂(例如以商品名FLUORAD FC-430商购自3M Co.,St.Paul,MN的那些)。合适的润湿剂和/或表面活性剂还可以包括以商品名Dynol607和Dynol604商购自AirProducts and Chemical的那些,以及以商品名Tego Wet系列商购自Evonik-Degussa Industries的那些。
表面活性剂可以进一步包括消泡剂。合适的消泡剂包括聚硅氧烷消泡剂(例如甲基烷基聚硅氧烷,如以商品名BYK077或BYK500商购自Byk-Chemie的)或聚合物消泡剂(例如以商品名BYK051商购自Byk-Chemie公司的那些)、醚改性的聚硅氧烷类消泡剂(以商品名SurfynolDF-62商购自Air Products and Chemicals的那些,以及以商品名TegoAirex-904W商购自Evonik-Degussa Industries的那些)等。
涂料组合物可以是不透明的、着色的、加颜料的、或透明的(无颜料)。合适的颜料包括二氧化钛白、炭黑、灯黑、黑色氧化铁、红色氧化铁、黄色氧化铁、棕色氧化铁(红色氧化物和黄色氧化物与黑色氧化物的共混物)、酞菁绿、酞菁蓝、有机红(如萘酚红、喹吖啶酮红和甲苯胺红(toulidine red))、喹吖啶酮品红、喹吖啶酮紫、DNA橙、和/或有机黄(如汉撒黄)。还包括红外反射颜料Shepherd黄、Shepherd黑、Shepherd蓝、和Shepherd绿(Shepherd Color Co.,Cincinnati,OH)。还包括金属和效果颜料Stapa(Eckart Corp.,Louisville,KY)Affliar,Iriodan,(Merck,EMDChemicals,Gibbstown,NJ)。
组合物也可以任选地包括光泽控制添加剂或荧光增白剂,例如,以商品名UVITEX OB商购自Ciba-Geigy的那些。
在某些实施方式中,涂料组合物中包含填料或惰性成分是有利的。填料和惰性成分包括,例如,粘土、玻璃珠、碳酸钙、滑石、二氧化硅、有机填料等。填充剂将增充组合物,降低组合物的成本、改变组合物的外观、或者在固化之前和之后为组合物提供期望的特性。合适的填料是本领域技术人员是已知的那些,或者可以用标准方法确测定。基于组合物的总重量,填充剂或惰性成分优选以约0.1wt%至约40wt%的量存在。
涂料组合物还可以包含在组合物的储存、处理或涂覆时以及在其他或后续阶段能改进可固化涂料组合物性能的其它成分。蜡、消光剂、和其他类似的增强性能的添加剂可以根据需要以有效提升固化涂层和涂料组合物的性能的量应用于本发明中。涂层所需的性能特性包括耐化学性、耐磨损性、硬度、光泽度、反射率、外观、或这些特征的组合,以及其他类似的特性。
某些涂料组合物还可以包含可被称为增强性能添加剂的一组成分中的一种或更多种。可以使用的典型的增强性能的添加剂包括增稠剂、热稳定剂、流平剂、防缩孔剂、固化指示剂、增塑剂、沉淀抑制剂、紫外线吸收剂等来改进性能。涂料组合物中的其他组分包括常用于涂料配方的那些,例如杀生物剂、防霉剂、表面活性剂、分散剂、消泡剂等。在Koleske等的Paint and Coatings Industry,2003年4月,第12-86页中描述了适用于本发明的涂料组合物的合适的添加剂。
涂料组合物可被涂覆到多种基材,包括木材、水泥、水泥纤维板、木、塑料复合材料、瓷砖、金属、塑料、玻璃、光纤和玻璃纤维。可以通过本领域技术人员已知的多种技术将涂料组合物涂覆到基材上。所述方法包括喷涂、粉刷、辊涂、刷涂、扇涂、幕式淋涂、散布、气刀涂布、模涂、真空镀膜法、旋涂、电沉积和浸渍。
涂层厚度将随应用而变化。通常情况下,涂层的厚度为0.1密耳到20密耳(0.00025厘米(cm)到0.0508厘米),然而,也可以考虑更厚或更薄的涂层,例如,取决于所要求的涂层性能。
本公开还提供了用于涂布的方法,包括将涂料组合物涂覆到基材上,并使该涂料组合物硬化(例如,将涂料组合物暴露于诸如紫外线或可见光的辐射下)。本公开还提供了由本文所描述的涂料组合物制备或可制备的涂层。
通过将涂料暴露于波长在10-3nm to 800nm范围内的辐射来固化优选的涂层。更优选地,将涂料组合物暴露于波长在200nm到800nm范围内的紫外光或可见光下。优选地,设计通过紫外光或可见光固化的优选的涂料暴露于100Mjoules/cm2到5000Mjoules/cm2下,更优选暴露于300Mjoules/cm2到2000Mjoules/cm2下,甚至更优选暴露于500Mjoules/cm2到1750Mjoules/cm2下。
实施例
试剂
ACRYSOL RM-12W,流变改性剂,Rohm and Haas,Philadelphia,PAACRYSOL RM-2020-氨基甲酸酯流变改性剂,Rohm and Haas,Philadelphia,PAACEMATT TS 100-热处理的二氧化硅消光剂,Evonik-Degussa,Parsippany,NJ
AQUASPERSE YELLOW OXIDE 877-1812-颜料
AQUASPERSE RED OXIDE 87701035-颜料
AQUACHEM BURNT UMBER 896-1301-颜料
AQUACHEM JET BLACK 896-9940-颜料
BYK-025-表面活性剂,Byk Chemie,Wallingford,CT
BYK-346-表面活性剂,Byk Chemie
BYK-425-假塑性流变添加剂,Byk-Chemie
CERAFLOUR 928-蜡,Byk-Chemie
CLAY-惰性颜料(精细的)-任何批准的来源
DEHYDRAN 1293-消泡剂,Cognis Corp.,Monheim,Germany
DISPARLON AQ 610-触变性防流挂剂(聚酰胺蜡的胺盐),KusumotoChemicals,Tokyo,Japan
DISPERBYK 190 and 2010,表面活性剂和分散助剂,Byk-Chemie
DYNOL 607-表面活性剂,Air Products and Chemicals,Inc.,Allentown,PAHIGH TEMPERATURE BLACK 896-9910-加颜料的丙烯酸树脂,Evonik-Degussa
IRGACURE 819DW-光引发剂,Ciba Corp.,Ardsley,NY
IRGACURE 500-光引发剂,Ciba Corp.
IRGACURE 2100,光引发剂,Ciba Corp.
LUX 430,480,481,515(WB UV PUD)-丙烯酸/聚氨酯共聚物的分散体,Alberdingk Boley,Greensboro,NC
MICHEM EMULSION 32535-蜡,Michelman,Inc.,Cincinnati,OH
MINEX 10-天然开采的Si,EW Kaufmann,Bristol,PA
NTC-61-分散在水中的微晶纤维素(防流挂剂),FMC Corp.,Philadelphia,PAOMNIRAD TPO-L,光引发剂,IGM Resins,Waalwijk,Netherlands
OMNIRAD CURE-ALL 2000,光引发剂,IGM Resins
SARTOMER 355(DiTMPTA)-四官能的丙烯酸酯单体,Sartomer Corp.,Exton,PA
SARTOMER 9020(GPTA)-三丙烯酸酯单体,Sartomer Corp.
SHEPHERD YELLOW 29 896-2812,颜料
SPW 1000(Al2O3)-氧化铝颜料
SURFACTOL 365,表面活性剂和分散助剂,Vertellus,Greensboro NCSURFYNOL 104-A-流动和消泡剂,Air Products and Chemicals,Inc.,Allentown,PA
SURFYNOL DF-62,流动/消泡剂,Air Products and Chemicals,Inc.
SYLOID 1005,1007,7000-二氧化硅消光剂,W.R.Grace Co.,Columbia,MDTALC-惰性颜料(精细的)-任何批准的来源
TEGO AIREX 904W,空气释放剂,Evonik,Hopewell VA
TΓNT-EZE NATPHOL RED BS,涂料色浆,Benjamin Moore & Co.
TI-PURE R-900颜料
UCECOAT 7674,7655-可UV固化的聚氨酯分散体,Cytec Indus.,Inc.,Woodl and Park,NJ
WJ 0404P-可UV固化的聚氨酯分散体,Valspar Corp.Minneapolis,MNWQ0804P WB EMULSION-可UV固化的苯乙烯/丙烯酸乳液,ValsparCorp.,Minneapolis,MN
ZEEOSPHERES W210-钠玻璃划伤剂,3M Co.,St.Paul,MN
实施例1-耐划伤的白色/灰白色的可UV固化涂料
将表1所列的颜料、金属颗粒和消光剂分散在混合器/分散器(例如购自Morehouse Cowles,Chino,CA或Hockmeyer Equipment Corp.,ElizabethCity,NC的那些)中。然后,加入剩余的成分并分散到混合器中以产生涂料组合物。
表1
试剂 | Lbs/100加仑 |
苯乙烯/丙烯酸乳液 | 219.7 |
WB UV PUD | 124.5 |
三官能的丙烯酸单体 | 75.0 |
SURFYNOL 104-A | 7.4 |
防流挂剂/防沉剂 | 74.4 |
ACRYSOL RM-2020增稠剂 | 19.3 |
DISPERBYK190 | 18.6 |
BYK-025 | 2.0 |
SPW 100(Al2O3) | 30.0 |
SYLOID 7000 | 6.8 |
MICHEM EMULSION 32535 | 41.5 |
CERAFLOUR 928 | 9.0 |
DEHYDRAN 1293 | 2.0 |
IRGACURE 819DW | 10.6 |
IRGACURE 500 | 11.7 |
DYNOL 607 | 3.7 |
颜料 | 83.5 |
溶剂 | 20.7 |
水 | 186.5 |
总计 | 947.0 |
所得涂料组合物称重为9.47lbs/gal,NVV为33.55%,NVM为41.95%,PVC为11.23%,VOC含量为3.30%。
以100-120克/m2的速度将涂料组合物喷涂在木材上,在40-50℃下强制干燥6-12min,并在500-1000mj/cm2和200-800mw/cm2的UVA和UVV下UV固化。
固化完成之后,涂层60°角度下的光泽度为20-50。涂层具有抵抗用#40粗钢丝绒10次轻压来回摩擦的磨损的耐划伤性。该涂层还具有抵抗用粗糙的清洁垫10次轻压来回摩擦的磨损的耐划伤性,所述清洁垫以商品名SCOTCHBRITE商购自3M,St.Paul,MN。
实施例2-耐划伤的可UV固化的白色涂料
使用上面的实施例1所用的方法,用下面表2所列的成分来制备涂料组合物。
表2
Lbs/100加仑 | |
溶剂 | 20.9 |
丙二醇 | 8.0 |
SURFYNOL 104-A | 8.1 |
三官能的丙烯酸单体 | 75.5 |
水 | 160.3 |
防流挂剂/防沉剂 | 59.2 |
ACRYSOL RM-2020 | 20.5 |
DISPERBYK 190 | 30.5 |
BYK-025 | 2.0 |
ACEMATT TS 100 SILICA | 6.1 |
ZEEOSPHERES W210(玻璃) | 25.4 |
TI-PURE R-900 | 142.2 |
苯乙烯/丙烯酸乳液 | 221.1 |
WB UV PUD | 125.3 |
MICHEM EMULSION 32535 | 41.8 |
DEHYDRAN 1293 | 2.0 |
AQUAFLOUR 400 | 4.1 |
IRGACURE 500 | 10.2 |
IRGACURE 819DW | 12.2 |
BYK-346 | 4.0 |
DYNOL 607 | 4.1 |
黑色染色剂 | 0.8 |
红色染色剂 | 0.1 |
总计 | 985.0 |
所得涂料组合物称重为9.84LBS/GAL,NVV为36.12%,NVM为46.31%,PVC为16.45%,VOC含量为4.25%。
以100-120克/m2的速度将涂料组合物喷涂在木材,在40-50℃下强制干燥6-12min,并在500-1000mj/cm2和200-800mw/cm2的UVA和UVV下UV固化。
固化完成之后,涂层60°角度下的光泽度为20-50。涂层具有抵抗用#40粗钢丝绒和SCOTCHBRITE清洁垫10次轻压来回摩擦的磨损的耐划伤性。
实施例3-耐划伤的可UV固化的牡蛎色涂料
使用上面的实施例1所用的方法,用下面表3所列的成分来制备涂料组合物。
表3
Lbs/100加仑 | |
溶剂 | 21.0 |
丙二醇 | 8.0 |
SURFYNOL 104-A | 8.2 |
BYK-025 | 2.0 |
三官能的丙烯酸单体 | 60.7 |
防流挂/防沉溶液 | 20.2 |
ACRYSOL RM-2020 | 14.8 |
DISPERBYK 190 | 30.7 |
水 | 123.4 |
SYLOID 7000 | 13.1 |
MINEX 10(天然的) | 30.2 |
TI-PURE R-900 | 110.9 |
WB UV PUD | 216.8 |
苯乙烯/丙烯酸乳液 | 194.6 |
MICHEM EMULSION 32535 | 42.0 |
DEHYDRAN 1293 | 2.0 |
AQUAFLOUR 400 | 8.1 |
IRGACURE 500 | 10.2 |
IRGACURE 819DW | 4.0 |
OMNIRAD TPO-L | 6.0 |
黑色染色剂 | 0.5 |
红色染色剂 | 0.1 |
黄色染色剂 | 7.1 |
总计 | 973.0 |
所得涂料组合物称重为9.73LBS/GAL,NVV为36.3%,NVM为45.8%,PVC为15.27%,VOC含量为4.90%。
以100-120克/m2的速度将涂料组合物喷涂在木材,在40-50℃下强制干燥6-12min,并在500-1000mj/cm2和200-800mw/cm2的UVA和UVV下UV固化。
固化完成之后,涂层60°角度下的光泽度为20-50。涂层具有抵抗用#40粗钢丝绒和SCOTCHBRITE清洁垫10次轻压来回摩擦的磨损的耐划伤性。
实施例4-耐擦伤的可UV固化的牡蛎色涂料
使用上面的实施例1所用的方法,用下面表4所列的成分来制备涂料组合物。
可以在涂覆场所后添加1-3wt%的深度固化/表面固化的光引发剂混合物,从而使涂层的保质期延长到添加之前6+个月。
表4
Lbs/100加仑 | |
溶剂 | 25.9 |
丙二醇 | 3.7 |
SURFYNOL 104-A | 6.4 |
四官能的丙烯酸单体 | 40.0 |
三官能的丙烯酸单体 | 26.7 |
水 | 95.7 |
表面活性剂 | 12.1 |
消泡剂 | 0.5 |
表面活性剂 | 22.9 |
防流挂/防沉溶液 | 92.8 |
消光剂 | 11.8 |
TI-PURE R-900 | 110 |
WB UV PUD | 118.7 |
水 | 68.7 |
苯乙烯/丙烯酸乳液 | 194.6 |
MICHEM EMULSION 32535 | 34.8 |
消泡剂 | 0.5 |
BYK 346 | 3.2 |
DYNOL 607 | 3.2 |
染色剂 | 2.6 |
水 | 69.9 |
总计 | 944.4 |
所得涂料组合物称重为944.4LBS/GAL,NVV为29.5%,NVM为38.2%,PVC为13.6%,VOC含量为3.8%。
涂层是耐擦伤的,但并不含有抗划伤(钢丝绒划伤)的添加剂,如果特定的应用需要,可以将该添加剂掺入涂料中。该涂层对普通的家常染色剂(例如水,咖啡和芥菜)具有良好的抵抗性。
实施例5-涂层体系
上述涂层可以用在多道涂层中作为自封层或它可以应用在水性、可UV固化(WB UV)的底漆上作为面漆,或在包含WB可UV固化的惰性底漆和面漆的混合物上作为面漆。该体系允许底漆的色调与面漆的色调类似,同时提供了更经济的高品质体系。
在一些实施方式中,所涂覆的体系可以包括1-2层的惰性底漆和1层不透明的面漆(如上面的实施例1-4中所述的那些)。惰性底漆具有良好的保质期(不含深度固化光引发剂)。不透明的面漆需要深度固化/表面固化的光引发剂的混合物,其可以在涂覆场所后期加入,从而延长了面漆的保质期。此外,从过量喷涂回收的经光引发的面漆可以用于制备底漆混合物。
适用于该体系的WB UV惰性底漆的实例如下面的表5所示:
表5
Lbs/100加仑 | |
溶剂 | 28.3 |
丙二醇 | 7.6 |
SURFYNOL 104-A | 7.1 |
三官能的丙烯酸单体 | 76.8 |
水 | 160.9 |
表面活性剂 | 12.5 |
分散剂 | 57.4 |
粘土惰性颜料(精细的) | 79.0 |
滑石惰性颜料(精细的) | 52.6 |
消光剂 | 21.0 |
WB UV PUD | 153.5 |
苯乙烯/丙烯酸乳液 | 262.4 |
IRGACURE 500 | 10.2 |
DYNOL 607 | 3.1 |
BYK 346 | 3.1 |
消泡剂 | 0.5 |
防流挂剂/防沉剂 | 20.2 |
总计 | 956.2 |
所得涂料的NVV为40.4%,NVM为48.5%,PVC为17.8%,VOC含量为4.3%。
已经描述了本发明的各种实施方式。这些实施方式和其他实施方式均在权利要求书的范围内。
Claims (22)
1.一种涂料组合物,其包含:
可UV固化的成膜树脂;
0.5重量%到5.0重量%的触变性和/或假塑性防沉剂,所述防沉剂选自合成蜡的胺盐和微晶纤维素化合物(MCC)中的至少一种;
5wt%到80wt%的耐擦伤/耐划伤添加剂,所述添加剂选自矿物磨料、玻璃颗粒和陶瓷颗粒中的至少一种;和
水。
2.如权利要求1所述的涂料组合物,其中,所述组合物进一步包含具有官能团的烯属不饱和的化合物,所述官能团选自(甲基)丙烯酰基、乙烯基、乙烯基醚、和(甲代)烯丙基醚中的至少一种。
3.如权利要求2所述的涂料组合物,其中,所述可UV固化的成膜树脂选自聚氨酯、环氧树脂、聚酰胺、氯化聚烯烃、丙烯酸类树脂、油改性的聚合物、聚酯、及其混合物或其共聚物。
4.如权利要求3所述的涂料组合物,其中,所述可UV固化的成膜树脂具有选自乙酰乙酰基、乙烯基和(甲基)丙烯酰基中的至少一种的官能团。
5.如权利要求4所述的涂料组合物,其中,所述可UV固化的成膜树脂包含聚氨酯树脂和丙烯酸类树脂中的至少一种,并且所述烯属不饱和化合物包括(甲基)丙烯酰基官能的单体。
6.如权利要求5所述的涂料组合物,其中,所述烯属不饱和化合物是多官能的。
7.如权利要求6所述的涂料组合物,其中,所述丙烯酸类树脂具有乙烯基官能团。
8.如权利要求7所述的涂料组合物,其中,所述丙烯酸类树脂是苯乙烯化的。
9.如权利要求6所述的涂料组合物,其中,所述触变性和/或假塑性防沉剂是胶体状MCC,并且所述耐擦伤/耐划伤添加剂是矿物磨料和玻璃颗粒中的至少一种。
10.如权利要求9所述的涂料组合物,其中,所述矿物磨料是Al2O3。
11.如权利要求9所述的涂料组合物,其中,所述矿物磨料包括Si颗粒。
12.如权利要求6所述的涂料组合物,其中,所述(甲基)丙烯酰基官能的化合物是选自由下列组成的组中的多官能的单体:(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸异癸酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、己二醇二(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸四氢糠基酯、(甲基)丙烯酸β-羧基乙酯、双酚A乙氧基化物二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化的新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化的新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、二-(三羟甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯)、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、及其混合物。
13.如权利要求1所述的涂料组合物,其进一步包含光引发剂。
14.如权利要求13所述的涂料组合物,其中,所述光引发剂包括二苯甲酮、4-甲基二苯甲酮、苯甲酰基苯甲酸酯、苯基苯乙酮、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、α,α-二乙氧基苯乙酮、羟基环己基苯基酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、双-(2,6-二甲氧基苯甲酰基)-2,4,4-三甲基戊基氧化膦、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、或其组合。
15.一种涂布基材的方法,所述方法包括:将权利要求1所述的涂料组合物涂覆到所述基材上,并使得所述涂料组合物硬化。
16.通过权利要求15所述的方法可制备的在基材上的涂层。
17.一种涂料组合物,其包含:
可UV固化的成膜树脂,其中所述树脂选自聚氨酯和丙烯酸类树脂中的至少一种;
具有多个(甲基)丙烯酰基官能团的烯属不饱和化合物;
0.5重量%到5.0重量%的触变性和/或假塑性防沉剂,所述防沉剂选自合成蜡的胺盐和微晶纤维素化合物(MCC)中的至少一种;
5wt%到80wt%的耐擦伤/耐划伤的添加剂,选自矿物磨料和玻璃颗粒中的至少一种;和
水。
18.如权利要求17所述的涂料组合物,其中,所述矿物磨料包括金属氧化物颗粒。
19.如权利要求17所述的涂料组合物,其中,所述金属氧化物颗粒包括Al2O3颗粒。
20.如权利要求17所述的涂料组合物,其中,所述矿物磨料包括Si颗粒。
21.如权利要求17所述的涂料组合物,其中,所述触变性防沉剂是胶体状MCC。
22.如权利要求17所述的涂料组合物,其进一步包含光引发剂。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20130918 |