CN103666223B

CN103666223B - 一种纳米改性耐黄变紫外光固化漆

Info

Publication number: CN103666223B
Application number: CN201310692145.8A
Authority: CN
Inventors: 段晶晶
Original assignee: 李正新
Current assignee: Li Zhengxin
Priority date: 2013-12-12
Filing date: 2013-12-12
Publication date: 2016-05-11
Anticipated expiration: 2033-12-12
Also published as: CN103666223A

Abstract

本发明涉及涂料领域，具体涉及一种纳米改性耐黄变紫外光固化漆。一种纳米改性耐黄变紫外光固化漆，由如下重量百分比的组分组成：纳米改性树脂20~55%；单体15~35%；光引发剂2~5%；稀释剂25~50%；功能助剂0.5~2%。本发明提供的纳米改性耐黄变紫外光固化漆充分利用引发剂、树脂、单体和稀释剂之间的协同作用，使涂层具有良好的耐黄变性和附着力，成膜后具有高强度、高硬度、高耐磨性、高光泽、高耐候性及高耐溶剂性，经久耐用，不易黄变。

Description

一种纳米改性耐黄变紫外光固化漆

技术领域

本发明涉及涂料领域，具体涉及一种纳米改性耐黄变紫外光固化漆。

背景技术

紫外光固化涂料被广泛应用于消费电子产品、汽车零配件、化妆品包装、高档酒瓶中。但UV涂料本身具有一定的缺陷，致使其容易黄变，黄变使得无色光固化涂料的应用遭到了限制。黄变的主要原因有两个，一是UV涂料黄变，这是因为一些树脂体系内含有一些热（光）致变色物质，受热后分子结构发生变化，产生更强的共轭结构，使涂层颜色变黄。二是引发剂自身的不稳定性，有些光引发剂在被紫外光辐射分解产生自由基的同时也会产生一些副产物，副产物具有醌式结构或者刚性共轭平面很强，容易吸收某一波段的太阳光，进而使涂层呈现出黄色。在现有技术中，一般采用不含共轭结构的单体和树脂，能够增加耐黄变性能，但是这样容易造成附着力大大下降。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有良好附着力，纳米改性耐黄变紫外光固化漆。

本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：

一种纳米改性耐黄变紫外光固化漆，由如下重量百分比的组分组成：

纳米改性树脂20~55%；单体15~35%；光引发剂2~5%；稀释剂25~50%；功能助剂0.5~2%。

进一步的，所述纳米改性树脂由如下重量百分比的组分组成：

高羟基值醇酸树脂30~60%；脂肪酸改性双酚A环氧丙烯酸酯30~60%；纳米氧化锌2~5%；纳米二氧化钛2~5%；偶联剂0.5~1%；所述高羟基值醇酸树脂的羟基值为120~150mgKOH/g。选用纳米级的氧化锌、二氧化钛均可实现本发明，其粒径范围优选为30~80nm。

进一步的，所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂中的至少一种。

进一步的，所述纳米改性树脂制备工艺如下：

a）将纳米氧化锌、纳米二氧化钛分散在高羟基值醇酸树脂和脂肪酸改性双酚A环氧丙烯酸酯的混合液当中，超声分散1~2h，预制得分散液；

b）将分散液加入带有回流冷凝器和搅拌器的密闭容器中，然后将体系升温到50℃～70℃，加入偶联剂，搅拌回流5~10h，得到所述纳米改性树脂。

在本发明中，选用的脂肪酸改性双酚A环氧丙烯酸酯和高羟基值醇酸树脂都具有大量的羟基；而且纳米氧化锌、纳米二氧化钛表面也具有大量羟基存在，两者在硅烷偶联剂或者钛酸酯偶联剂是的作用下，使纳米材料与树脂发生偶联，纳米材料将均匀的分散在树脂当中，在不使用分散剂的前提下也不会产生团聚的问题。纳米氧化锌、纳米二氧化钛属于优良的半导体材料，他们在紫外区有明显的吸收，能够有效吸收紫外线，能够大大降低树脂的黄变性。

进一步的，所述单体为单官能团单体。

进一步的，单官能团单体为甲基丙烯酸异冰片酯、烷氧化苯酚丙烯酸酯、3,3,5-三甲基环己烷甲基丙烯酸酯的混合物。本发明中为了使漆膜的附着力更强，选用的单官能团单体具有流动性好的特点。甲基丙烯酸异冰片酯具有独特的桥环状结构，使其具有低粘度、低表面张力的特点，而且与本发明选用的树脂具有良好的相容性，能够有效提高漆膜的附着力；而烷氧化苯酚丙烯酸酯能够使得漆膜在不牺牲柔韧性的前提下有效提高其硬度；而3,3,5-三甲基环己烷甲基丙烯酸酯具有很好的稀释能力，对各种基材都有很好的附着力。

进一步的，所述光引发剂用本技术领域常用的光引发剂均能实现本发明，优选为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮（1173），2,4,6-三甲基苯甲酰基膦酸乙酯（TPO）的混合物。它们与树脂有优异的复合性、优秀的固化速度和耐候性。

进一步的，所述稀释剂用本技术领域常用的稀释剂均能实现本发明，本发明中其优选为醋酸丁酯，醋酸乙酯，正丁醇，异丁醇中的至少一种。

进一步的，所述功能助剂流平剂，消泡剂中的至少一种。流平剂为本技术领域常用的流平剂，优选为BYK354；消泡剂为本技术领域常用的消泡剂，优选为BYK141。

进一步的，各组分的重量百分比优选为：

纳米改性树脂20~55%；甲基丙烯酸异冰片酯5~10%；烷氧化苯酚丙烯酸酯5~10%；3,3,5-三甲基环己烷甲基丙烯酸酯5~10%；2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮1~2%；2,4,6-三甲基苯甲酰基膦酸乙酯1~2%；稀释剂25~50%；功能助剂0.5~2%。

本发明具有如下有益效果：

（1）本发明的紫外光固化漆由于其配方的材料选择及其用量的优化，不但操作简单，而且原料费用、人工费用以及设备投资都大大减少；

（2）在本发明中采用纳米改性的树脂，使用纳米氧化锌、纳米二氧化钛对于树脂进行改性，使纳米材料均匀的分散在树脂当中，使树脂能够有效吸收紫外线，进一步增加漆膜的耐黄变性。

（3）该紫外光固化漆采用单官能团的单体能够进一步提高树脂和单体的相容性，使得漆膜整体上具有更好的流动性、柔韧性和附着力。

（4）本发明充分利用引发剂、树脂、单体和稀释剂之间的协同作用，完成性能的互补，使性能大于独立使用的总和。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细的说明，实施例仅是本发明的优选实施方式，不是对本发明的限定。

实施例1

纳米改性树脂的制备：

将3%纳米氧化锌、4%纳米二氧化钛分散在40%高羟基值醇酸树脂和52%脂肪酸改性双酚A环氧丙烯酸酯的混合液当中，超声分散1.5h，预制得分散液；然后将分散液加入带有回流冷凝器和搅拌器的密闭容器中，然后将体系升温到60℃，加入1%硅烷偶联剂，搅拌回流8h，得到所述纳米改性树脂。所述高羟基值醇酸树脂的羟基值为120~150mgKOH/g。

一种纳米改性耐黄变紫外光固化漆，按重量百分比计：

纳米改性树脂45%；甲基丙烯酸异冰片酯7%；烷氧化苯酚丙烯酸酯8%；3,3,5-三甲基环己烷甲基丙烯酸酯8%；11731%；TPO1%；正丁醇28%；BYK3541%BYK1411%。

实施例2

纳米改性树脂的制备：

将2%纳米氧化锌、5%纳米二氧化钛分散在35.2%高羟基值醇酸树脂和57%脂肪酸改性双酚A环氧丙烯酸酯的混合液当中，超声分散1h，预制得分散液；然后将分散液加入带有回流冷凝器和搅拌器的密闭容器中，然后将体系升温到65℃，加入0.8%硅烷偶联剂，搅拌回流6h，得到所述纳米改性树脂。所述高羟基值醇酸树脂的羟基值为120~150mgKOH/g。

一种纳米改性耐黄变紫外光固化漆，按重量百分比计：

纳米改性树脂52%；甲基丙烯酸异冰片酯5%；烷氧化苯酚丙烯酸酯5%；3,3,5-三甲基环己烷甲基丙烯酸酯6%；11731.5%；TPO1%；醋酸丁酯28%；BYK3540.5%BYK1411%。

实施例3

纳米改性树脂的制备：

将5%纳米氧化锌、4%纳米二氧化钛分散在48%高羟基值醇酸树脂和42.5%脂肪酸改性双酚A环氧丙烯酸酯的混合液当中，超声分散2h，预制得分散液；然后将分散液加入带有回流冷凝器和搅拌器的密闭容器中，然后将体系升温到55℃，加入0.5%钛酸酯偶联剂，搅拌回流9h，得到所述纳米改性树脂。所述高羟基值醇酸树脂的羟基值为120~150mgKOH/g。

一种纳米改性耐黄变紫外光固化漆，按重量百分比计：

纳米改性树脂28%；甲基丙烯酸异冰片酯8%；烷氧化苯酚丙烯酸酯9%；3,3,5-三甲基环己烷甲基丙烯酸酯9%；11731.5%；TPO1.5%；醋酸乙酯41%；BYK3541%BYK1411%。

实施例4

纳米改性树脂的制备：

将4%纳米氧化锌、4%纳米二氧化钛分散在42%高羟基值醇酸树脂和49%脂肪酸改性双酚A环氧丙烯酸酯的混合液当中，超声分散1h，预制得分散液；然后将分散液加入带有回流冷凝器和搅拌器的密闭容器中，然后将体系升温到60℃，加入1%钛酸酯偶联剂，搅拌回流7.5h，得到所述纳米改性树脂。所述高羟基值醇酸树脂的羟基值为120~150mgKOH/g。

一种纳米改性耐黄变紫外光固化漆，按重量百分比计：

纳米改性树脂35%；甲基丙烯酸异冰片酯6%；烷氧化苯酚丙烯酸酯8%；3,3,5-三甲基环己烷甲基丙烯酸酯7%；11731%；TPO1%；异丁醇40%；BYK3541%BYK1411%。

性能测试

将实施例分别喷涂塑胶底材上，50～55℃烘干3～4分钟后经紫外线光照射（总吸收能量值为700~750毫焦/平方厘米），然后在紫外光灯下进行固化，固化时间为1~1.5分钟，测试固化漆膜的附着力和耐黄变性。

附着力测试：用划格器在漆膜表面划100格1毫米×1毫米的正方型格，用3M胶纸粘在漆膜表面，45°角用力即时拉起，观察划痕边缘处有无脱落：如脱落在0～5%之间为5B，在5～10%之间为4B，在10～20%之间为3B，在20~30%之间为2B，在30～50%之间为1B，在50%以上为0B。

耐黄变性检测：用UVA（340）灯作为光源，将试板置于试验条件能满足试板温度为（60±3）℃、辐照度为0.68W/m²、干燥（无凝露）的荧光紫外老化机中，全过程保持连续光照168小时。光照结束后取出，与未经光照的试板做对照，用色差仪测量颜色变化，颜色变化值单位△E*。实测值越小，耐黄变性越好。

测定结果如表1所示。

表1性能测试结果

编号	附着力	耐黄性
			实施例1	5B	0.2
实施例2	5B	0.2
			实施例3	5B	0.1
实施例4	4B	0.2

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均应落在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种纳米改性耐黄变紫外光固化漆，其特征在于由如下重量百分比的组分组成：

纳米改性树脂20~55%；

单体15~35%；

光引发剂2~5%；

稀释剂25~50%；

功能助剂0.5~2%；

所述纳米改性树脂由如下重量百分比的组分组成：

高羟基值醇酸树脂30~60%；

脂肪酸改性双酚A环氧丙烯酸酯30~60%；

纳米氧化锌2~5%；

纳米二氧化钛2~5%；

偶联剂0.5~1%；

所述高羟基值醇酸树脂的羟基值为120~150mgKOH/g；

所述纳米改性树脂制备工艺如下：

b）将分散液加入带有回流冷凝器和搅拌器的密闭容器中，然后将体系升温到50℃～70℃，加入偶联剂，搅拌回流5~10h，得到所述纳米改性树脂；

其中所述单体为单官能团单体，所述单官能团单体为甲基丙烯酸异冰片酯、烷氧化苯酚丙烯酸酯、3,3,5-三甲基环己烷甲基丙烯酸酯的混合物。

2.根据权利要求1所述的一种纳米改性耐黄变紫外光固化漆，其特征在于所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的一种纳米改性耐黄变紫外光固化漆，其特征在于所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮，2,4,6-三甲基苯甲酰基膦酸乙酯的混合物。

4.根据权利要求1所述的一种纳米改性耐黄变紫外光固化漆，其特征在于所述稀释剂为醋酸丁酯，醋酸乙酯，正丁醇，异丁醇中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的一种纳米改性耐黄变紫外光固化漆，其特征在于所述功能助剂为流平剂，消泡剂中的至少一种。

6.根据权利要求1~5任意项所述的一种纳米改性耐黄变紫外光固化漆，其特征在于，各组分的重量百分比优选为：

纳米改性树脂20~55%；

甲基丙烯酸异冰片酯5~10%；

烷氧化苯酚丙烯酸酯5~10%；

3,3,5-三甲基环己烷甲基丙烯酸酯5~10%；

2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮1~2%；

2,4,6-三甲基苯甲酰基膦酸乙酯1~2%；

稀释剂25~50%；

功能助剂0.5~2%。