CN103333603B

CN103333603B - 一种用于imf的uv光固化涂料及其制备方法与应用

Info

Publication number: CN103333603B
Application number: CN201310279983.2A
Authority: CN
Inventors: 乔立根; 路芳; 陈勇; 申超
Original assignee: GUANGZHOU HUMAN ENGINEERING MATERIAL Co Ltd
Current assignee: Guangzhou Huigu Functional Materials Co ltd; Guangzhou Huigu New Materials Technology Co ltd
Priority date: 2013-07-04
Filing date: 2013-07-04
Publication date: 2015-11-18
Anticipated expiration: 2033-07-04
Also published as: CN103333603A

Abstract

本发明公开了一种用于IMF的UV光固化涂料及其制备方法与应用。该UV光固化涂料包含以下按质量份数计的成分：脂肪族聚氨酯丙烯酸酯10～30份、聚醚丙烯酸酯2～10份、超支化聚酯丙烯酸酯2～10份、活性稀释剂5～15份、流平剂0.1～1份、纳米粒子0.5～2份、光引发剂1～2份、有机溶剂50～70份。本发明通过将脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、超支化聚酯丙烯酸酯和有机溶剂混合，再加入前述其他成分，得到用于IMF的UV光固化涂料。使用该UV光固化涂料得到的涂膜具有优异的成型拉伸性能、较好的硬度、优良的耐钢丝绒刮擦，耐油性笔和指纹易擦拭性能；采用UV光固化提高生产效率，降低了生产成本。

Description

一种用于IMF的UV光固化涂料及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及一种涂料，特别涉及一种用于IMF的UV光固化涂料及其制备方法与应用。

背景技术

3D立体模内镶件注塑（IMF）工艺是指把印刷好的硬化薄膜首先经过成型机成型，再经过裁切修边工序后放置到注塑模具内注入相应的塑胶粒子，使用粘合剂将注入的塑胶粒子和硬化薄膜粘合在一起。该工艺非常显著的特点是：表面是一层硬化的透明薄膜，中间是印刷图案层，背面是工程塑胶层。这种特殊结构，可使产品耐摩擦，耐钢丝绒刮擦性能突出，防止产品外表面被刮花，同时可以长期保持油墨颜色的鲜明，不易退色。IMF还可以通过拉伸成型的方式加入3D效果，使整个图案显示更加立体。

从使用的角度来看，IMF用硬化膜一方面要求具有一定的硬度和耐刮擦性能以避免产品划伤，另一方面要求具有成型拉伸性能以实现产品的3D立体造型。随着手机等电子产品行业的飞速发展，电子产品外壳等装饰配件也应运而生。当代电子产品除了原有的功能之外，还成为了张扬个性与时尚的工具，因而其造型也更加标新立异。当年的“iphone4再一次改变世界”使得简约的造型成为手机界永恒的经典。面对日益多元化的电子产品造型的需求，这就对IMF、IML工艺用硬化膜的成型拉伸性能提出了更高的要求。作为电子产品的外壳或保护壳，长期接触各种外界环境，所以对硬化膜表面的耐污性也有一定要求。

综上所述，市场急需一种涂膜具有优异的成型拉伸性能、较好的硬度、优良的耐钢丝绒刮擦和指纹易擦拭性能的涂料。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种用于IMF的UV光固化涂料。

本发明的另一目的在于提供所述用于IMF的UV光固化涂料的制备方法。

本发明的再一目的在于提供所述用于IMF的UV光固化涂料的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种用于IMF的UV光固化涂料，包含以下按质量份数计的成分：脂肪族聚氨酯丙烯酸酯10～30份、聚醚丙烯酸酯2～10份、超支化聚酯丙烯酸酯2～10份、活性稀释剂5～15份、流平剂0.1～1份、纳米粒子0.5～2份、光引发剂1～2份、有机溶剂50～70份；

所述的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯为两官能度或三官能度的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯，优选为氰特（Cytec）EB264、氰特EB265、氰特EB8311、氰特EB9260、长兴6130B-80、长兴6134B-80、长兴6143A-80、长兴6154B-80和长兴6158B-80中的至少一种；

所述的聚醚丙烯酸酯优选为纳米粒子接枝改性的聚醚丙烯酸酯，更优选为硅氧烷纳米粒子接枝改性的聚醚丙烯酸酯，如巴斯夫（Basf）PO9026；

所述的超支化聚酯丙烯酸酯优选为长兴化学（Eternal）6361-100、6362-100和沙多玛（Sartomer）CN2302、CN2303中的至少一种；

所述的活性稀释剂为单官能度或双官能度的丙烯酸酯单体，或单官能度或双官能度的甲基丙烯酸酯单体中的至少一种；优选为长兴化学EM70、EM90、EM2191和沙多玛SR395NS、SR506NS中的至少一种；

所述的流平剂为可交联型聚醚改性或聚酯改性的二甲基硅氧烷类流平剂，优选为BYK-UV3500、BYK-UV3510、BYK-UV3530和BYK-UV3570中的至少一种；

所述的纳米粒子优选为纳米氧化铝、纳米氧化硅和纳米氧化锌中的至少一种；更优选为德国毕克化学（NANOBYK）表面处理的纳米氧化铝分散体、纳米二氧化硅分散体和纳米氧化锌分散体中的至少一种；

所述的光引发剂优选为α-羟基酮类光引发剂和酰基膦氧化物类光引发剂中的至少一种；更优选为汽巴公司Darocur1173光引发剂、汽巴公司DarocurMBF光引发剂、巴斯夫Irgacure184光引发剂、巴斯夫Irgacure127光引发剂和巴斯夫LucirinTPO光引发剂中的至少一种；

所述的有机溶剂为酮类溶剂和酯类溶剂形成的混合溶剂，用于溶解反应中的树脂；

所述的酮类溶剂优选为甲基异丁基酮、环己酮和丁酮中的至少一种；

所述的酯类溶剂优选为乙酸乙酯；

所述的用于IMF的UV光固化涂料的制备方法，包含如下步骤：

（1）将50～70质量份有机溶剂、10～30质量份脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、2～10质量份聚醚丙烯酸酯和2～10质量份超支化聚酯丙烯酸酯混合，分散均匀；

（2）往步骤（1）得到的混合物中加入5～15质量份活性稀释剂、0.1～1质量份流平剂、0.5～2质量份纳米粒子和1～2质量份光引发剂，混匀，得到用于IMF的UV光固化涂料；此涂料需密封、避光保存。

所述的用于IMF的UV光固化涂料应用于制备IMF用硬化膜，可采用口模式涂布法、气刀法、逆转辊涂法、喷雾法、刮刀法凹版印刷法以及旋涂涂布法等方法进行制备。

一种IMF用硬化膜，通过包括如下步骤的方法制备得到：将用于IMF的UV光固化涂料进行涂布，得到湿膜，接着干燥，UV照射固化，得到IMF用硬化膜；

所述的湿膜的厚度优选为5～20μm；

所述的干燥的温度优选为50～100℃；

所述的UV的光能量为200～350mJ/cm²，更优选为250～300mJ/cm²；

所述的IM用硬化膜的厚度优选为2～8μm，更优选为3～4μm。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

（1）本发明提供的用于IMF的UV光固化涂料配方中，使用纳米粒子接枝改性原料，辅以超支化聚合物，从而利用用于IMF的UV光固化涂料得到的涂膜具有优异的成型拉伸性能、较好的硬度、优良的耐钢丝绒刮擦，耐油性笔和指纹易擦拭性能。

（2）本发明提供的IMF用硬化膜具有优异的成型拉伸性能、较好的硬度、优良的耐钢丝绒刮擦，耐油性笔和指纹易擦拭性能，采用UV光固化提高生产效率，降低了生产成本。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

用于IMF的UV光固化涂料的制备：

（1）将15g脂肪族聚氨酯丙烯酸酯（Cytec-EB9260）、4g纳米粒子接枝改性的聚醚丙烯酸酯（Basf-PO9026）、4g超支化聚酯丙烯酸酯（Eternal-6361-100）和70g有机溶剂（35g乙酸乙酯和35g甲基异丁基酮）混合均匀，得到树脂混合物；

（2）向步骤（1）得到的混合物中加入5g活性稀释剂（Eternal-EM70）、0.1g流平剂（BYK-UV3500）、1g二氧化硅分散体（NANOBYK-3650）和1g光引发剂（DarocurMBF），搅拌、过滤，得到用于IMF的UV光固化涂料。

实施例2

用于IMF的UV光固化涂料的制备：

（1）将30g脂肪族聚氨酯丙烯酸酯（Eternal-6130B-80）、2g纳米粒子接枝改性的聚醚丙烯酸酯（Basf-PO9026）、5g超支化聚酯丙烯酸酯（Sartomer-CN2302）和50g有机溶剂（34g乙酸乙酯和16g环己酮）混合均匀，得到树脂混合物；

（2）向步骤（1）得到的混合物中加入10g活性稀释剂（Eternal-EM90）、0.5g流平剂（BYK-UV3530）、0.5g氧化铝分散体（NANOBYK-3610）和2g光引发剂（Darocur1173），搅拌、过滤，得到用于IMF的UV光固化涂料。

实施例3

用于IMF的UV光固化涂料的制备：

（1）将18g脂肪族聚氨酯丙烯酸酯（Cytec-EB8311）、10g纳米粒子接枝改性的聚醚丙烯酸酯（Basf-PO9026）、2g超支化聚酯丙烯酸酯（Sartomer-CN2302）和60g有机溶剂（30g乙酸乙酯和30g甲基异丁基酮）混合均匀，得到树脂混合物；

（2）向步骤（1）得到的混合物中加入8g活性稀释剂（Sartomer-SR506NS）、0.2g流平剂（BYK-UV3570）、0.5g氧化铝分散体（NANOBYK-3651）和1.5g光引发剂（Irgacure127），搅拌、过滤，得到用于IMF的UV光固化涂料。

实施例4

用于IMF的UV光固化涂料的制备：

（1）将10g脂肪族聚氨酯丙烯酸酯（Eternal-6154B-80）、3g纳米粒子接枝改性的聚醚丙烯酸酯（Basf-PO9026）、10g超支化聚酯丙烯酸酯（Eternal-6362-100）和57g有机溶剂（19g乙酸乙酯和38g丁酮）混合均匀，得到树脂混合物；

（2）向步骤（1）得到的混合物中加入15g活性稀释剂（Eternal-EM90）、1g流平剂（BYK-UV3570）、2g氧化锌分散体（NANOBYK-3821）和1.5g光引发剂（Irgacure184），搅拌、过滤，得到用于IMF的UV光固化涂料。

实施例5

（1）将16g脂肪族聚氨酯丙烯酸酯（Eternal-6154B-80）、4g纳米粒子接枝改性的聚醚丙烯酸酯（Basf-PO9026）、4g超支化聚酯丙烯酸酯（Sartomer-CN2302）和64g有机溶剂（32g乙酸乙酯和32g甲基异丁基酮）混合均匀，得到树脂混合物；

（2）向步骤（1）得到的混合物中加入10g活性稀释剂（Sartomer-SR395NS）、0.2g流平剂（BYK-UV3500）、0.8g氧化铝分散体（NANOBYK-3602）和1.5g光引发剂（LucirinTPO），搅拌、过滤，得到用于IMF的UV光固化涂料。

对比例1

（1）将20g脂肪族聚氨酯丙烯酸酯（Eternal-6154B-80）、4g超支化聚酯丙烯酸酯（Sartomer-CN2302）和64g有机溶剂（32g乙酸乙酯和32g甲基异丁基酮）混合均匀，得到树脂混合物；

对比例2

（1）将16g脂肪族聚氨酯丙烯酸酯（Eternal-6154B-80）、4g聚醚丙烯酸酯（Cytec-EB880），4g超支化聚酯丙烯酸酯（Sartomer-CN2302）和64g有机溶剂（32g乙酸乙酯和32g甲基异丁基酮）混合均匀，得到树脂混合物；

对比例3

（1）将20g脂肪族聚氨酯丙烯酸酯（Eternal-6154B-80）、4g纳米粒子接枝改性的聚醚丙烯酸酯（Basf-PO9026）和64g有机溶剂（32g乙酸乙酯和32g甲基异丁基酮）混合均匀，得到树脂混合物；

对比例4

（2）向步骤（1）得到的混合物中加入10g活性稀释剂（Sartomer-SR395NS）、0.2g流平剂（BYK-352）、0.8g氧化铝分散体（NANOBYK-3602）和1.5g光引发剂（LucirinTPO），搅拌、过滤，得到用于IMF的UV光固化涂料。

效果实施例

PET硬化涂层的制备：将涂料用线棒涂布于面积A4纸大小的PET膜上，涂布量1～2g，70℃加热干燥90s，UV照射固化，能量为250～300mJ/cm²，固化的干膜厚度3～4μm。

将由实施例1～5和对比例1～4的涂料制备的PET硬化涂层综合性能进行评价，参见表1。

表1PET硬化涂层综合性能评价

注：检测膜厚的方法见JISC-2318；检测透光率的方法见JISK-7105；检测雾度的方法见JISK-7105；杯突实验的方法见GB9753-2007-T；检测硬度的方法见JISK-5600、检测附着力的方法见JISK-5600；检测耐摩擦性能的方法为钢丝绒（负载200g）往返50次；检测耐污性能的方法为油性笔涂抹后放置20min，用纸擦拭；耐溶剂性的检测方法为分别使用丁酮、酒精、甲苯浸泡24h，吹干后测试透光率和雾度；耐酸性的检测方法为采用质量百分比5%盐酸常温浸泡24h处理，水洗吹干后测试透光率和雾度；耐湿热性能的检测方法为于湿度90％、温度80℃作用120小时后测试透光率和雾度；耐水煮性能的检测方法为沸水煮1h，吹干后测试透光率和雾度；黄度指数的检测方法见ASTMD1148。

从表1中实施例1～5的涂层性能数据可以看出，使用经过配方优化的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、超支化聚酯丙烯酸酯、活性稀释剂、流平剂和光引发剂制备的涂层具有优异的成型拉伸性能、较好的硬度、优良的耐化性、耐钢丝绒刮擦和指纹易擦拭性能，而且使用优选组分的不同比例调配出的涂料制备的涂层性能差异不大。

对比例1用脂肪族聚氨酯丙烯酸酯代替纳米粒子接枝改性的聚醚丙烯酸酯，由其制备的涂层杯突和硬度都降低，钢丝绒刮擦后严重发白，说明纳米粒子接枝改性的聚醚丙烯酸酯对涂层的成型拉伸性能、硬度和耐钢丝绒刮擦性能都有所改善。

对比例2用聚醚丙烯酸酯代替纳米粒子接枝改性的聚醚丙烯酸酯，由其制备的涂层硬度和耐钢丝绒刮擦性能下降，说明聚醚丙烯酸酯能改善涂层的成型拉伸性能，但只有纳米粒子接枝改性的聚醚丙烯酸酯才能保证涂层成型拉伸性能的同时，兼顾较好的硬度和优良的耐钢丝绒刮擦性能。

对比例3用脂肪族聚氨酯丙烯酸酯代替超支化聚酯丙烯酸酯，由其制备的涂层杯突升高，硬度和耐钢丝绒刮擦性能下降，此外耐溶剂和耐酸性都有所下降，说明超支化聚酯丙烯酸酯通过提高涂层交联密度改善了涂层的硬度和耐钢丝绒刮擦性能以及耐溶剂和耐酸性能。

对比例4用非UV可交联型流平剂代替交联型流平剂，由其制备的涂层硬度、附着力和耐钢丝绒刮擦性能均有轻微程度下降，说明UV可交联型流平剂的使用对涂层的附着力、硬度和耐钢丝绒刮擦性能有一定程度的改善。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种用于IMF的UV光固化涂料，其特征在于由以下按质量份数计的成分组成：脂肪族聚氨酯丙烯酸酯10～30份、硅氧烷纳米粒子接枝改性的聚醚丙烯酸酯2～10份、超支化聚酯丙烯酸酯2～10份、活性稀释剂5～15份、流平剂0.1～1份、纳米粒子0.5～2份、光引发剂1～2份、有机溶剂50～70份。

2.根据权利要求1所述的用于IMF的UV光固化涂料，其特征在于：所述的超支化聚酯丙烯酸酯为长兴化学6361-100、长兴化学6362-100、沙多玛CN2302和沙多玛CN2303中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的用于IMF的UV光固化涂料，其特征在于：

所述的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯为两官能度或三官能度的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯；

所述的活性稀释剂为单官能度或双官能度的丙烯酸酯单体，或单官能度或双官能度的甲基丙烯酸酯单体中的至少一种；

所述的流平剂为可交联型聚醚改性或聚酯改性的二甲基硅氧烷类流平剂；

所述的纳米粒子为纳米氧化铝、纳米二氧化硅和纳米氧化锌中的至少一种；

所述的光引发剂为α-羟基酮类光引发剂和酰基膦氧化物类光引发剂中的至少一种；

所述的有机溶剂为酮类溶剂和酯类溶剂形成的混合溶剂。

4.根据权利要求3所述的用于IMF的UV光固化涂料，其特征在于：所述的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯为氰特EB264、氰特EB265、氰特EB8311、氰特EB9260、长兴6130B-80、长兴6134B-80、长兴6143A-80、长兴6154B-80和长兴6158B-80中的至少一种。

5.根据权利要求3所述的用于IMF的UV光固化涂料，其特征在于：

所述的活性稀释剂为长兴化学EM70、长兴化学EM90、长兴化学EM2191、沙多玛SR395NS和沙多玛SR506NS中的至少一种；

所述的流平剂为BYK-UV3500、BYK-UV3510、BYK-UV3530和BYK-UV3570中的至少一种；

所述的纳米粒子为德国毕克化学表面处理的纳米氧化铝分散体、纳米二氧化硅分散体和纳米氧化锌分散体中的至少一种；

所述的光引发剂为汽巴公司Darocur1173光引发剂、汽巴公司DarocurMBF光引发剂、巴斯夫Irgacure184光引发剂、巴斯夫Irgacure127光引发剂和巴斯夫LucirinTPO光引发剂中的至少一种；

所述的酮类溶剂为甲基异丁基酮、环己酮和丁酮中的至少一种；

所述的酯类溶剂为乙酸乙酯。

6.权利要求1～5任一项所述的用于IMF的UV光固化涂料的制备方法，其特征在于包含如下步骤：

(1)将50～70质量份有机溶剂、10～30质量份脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、2～10质量份聚醚丙烯酸酯和2～10质量份超支化聚酯丙烯酸酯混合，分散均匀；

(2)往步骤(1)得到的混合物中加入5～15质量份活性稀释剂、0.1～1质量份流平剂、0.5～2质量份纳米粒子和1～2质量份光引发剂，混匀，得到用于IMF的UV光固化涂料。

7.权利要求1～5任一项所述的用于IMF的UV光固化涂料在制备IMF用硬化膜中的应用。

8.一种IMF用硬化膜，其特征在于通过包括如下步骤的方法制备得到：将权利要求1～5任一项所述的用于IMF的UV光固化涂料进行涂布，得到湿膜，接着干燥，UV照射固化，得到IMF用硬化膜。

9.根据权利要求8所述的IMF用硬化膜，其特征在于：

所述的涂布的方法为口模式涂布法、气刀法、逆转辊涂法、喷雾法、刮刀法、凹版印刷法或旋涂涂布法；

所述的湿膜的厚度为5～20μm；

所述的干燥的温度为50～100℃；

所述的UV的光能量为200～350mJ/cm²；

所述的IMF用硬化膜的厚度为2～8μm。