CN104341823A

CN104341823A - 一种光固化金属粉末复合涂料及其制备方法

Info

Publication number: CN104341823A
Application number: CN201410551816.3A
Authority: CN
Inventors: 刘莉
Original assignee: Suzhou Netshape Composite Materials Co Ltd
Current assignee: Suzhou Netshape Composite Materials Co Ltd
Priority date: 2014-10-17
Filing date: 2014-10-17
Publication date: 2015-02-11

Abstract

本发明公开了一种光固化金属粉末复合涂料及其制备方法，称取ε-己内酯、顺丁烯二酸酐、月桂酸二丁基锡、吩噻嗪、二苯基甲烷-4,4二异氰酸酯、月桂醇、对苯二酚、流平剂、丙烯酸羟乙酯、季戊四醇四丙烯酸酯、甲乙酮、二苯甲酮、苯乙烯和偶联剂，混合均匀后研磨出料即可；产品光线透过率80-98%，表面电阻率5-10×10⁶Ω/d；发雾值0.5-2.5%，冲击强度45-65MPa；表干时间5-10min，实干2-6h，铅硬度5-10H。

Description

一种光固化金属粉末复合涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及金属涂料，尤其涉及一种光固化金属粉末复合涂料及其制备方法。

背景技术

光固化涂料又称光敏涂料，是以紫外光为涂料固化能源，又称紫外光固化涂料。不需加热，可在纸张、塑料、皮革和木材等易燃底材上迅速固化成膜。主要由光敏树脂、光敏剂（光引发剂）和稀释剂组成，同时加入一些添加剂，如热稳定剂，制备色漆时加入颜料和填料。光敏树脂一般是带有不饱和键的低分子量树脂，如不饱和聚酯、丙烯酸系低聚物；光敏剂为易吸收紫外光产生活性自由基的化合物，如二苯甲酮、安息香烷基醚类；稀释剂的主要作用是降低涂料粘度，同时也参加固化成膜，即为活性稀释剂，如苯乙烯、丙烯酸酯等。光固化涂料优点是固化时间短（几分之一秒到几分钟）、固化温度低、挥发分低，为省能源、省资源、无公害、高效率的涂料新品种；其缺点是自由基型光固化涂料固化过程受氧气阻抑，表面固化不良。近年研究开发了离子型光固化涂料。传统的涂料固化通常是通过加热即物理干燥的方法除去高分子溶液中的溶剂，得到硬化的漆膜。UV固化则是利用紫外光的能量引发涂料中的低分子预聚体或齐聚体及作为活性稀释剂的单体分子之间的聚合及交联反应，得到硬化漆膜，实质上是通过形成化学键实现化学干燥。

从20世纪80年代至今，粉末涂料的产量飞速增长。到2001年全球粉末涂料的产量已达79.3万吨，我国粉末涂料的产量约为13万吨，成为全球第三大粉末涂料生产国。世界权威机构预测，到2006年世界热固性粉末涂料的消费总量将达110万吨，并预计到2010年，粉末涂料在工业涂料中所占的比例将由目前的12%增长到20%，因此粉末涂料的未来发展前景广阔。粉末涂料最大优点是对环境的友好性（无VOC排放）、良好的经济性、高的户外耐久性及其他性能。但是，粉末涂料业存在不足：一方面是所用热固化树脂的固化温度较高（180~220°C），固化时间长（10~30min），这限制其只能用于金属等耐热基材，并且相对能耗大、费时。另一方面，热固化粉末涂料的熔融流平和固化开始阶段有一定重叠，以致稍微掌握不好，涂层就会出现平整度上的缺陷，如缩孔、橘皮等令人头痛的问题。紫外线光固化粉末涂料是一项将传统粉末涂料和UV固化技术相结合的新技术。光固化粉末涂料的最大特征是工艺上分为两个明显的阶段，涂层在熔融流平阶段不会发生树脂的早期固化，从而为涂层充分流平和驱除气泡操作提供了充裕的时间，这样就从根本上克服了热固化粉末涂料的顽疾，也消除了UV固化液态涂料的不足。

UV固化粉末涂料是粉末涂料技术与紫外光固化技术相结合的一项新型涂装技术，它综合了传统粉末涂料和液体 UV固化涂料技术的优点，并在一定程度上克服了两类涂料的缺点。传统的热固化粉末涂料要求在 80--200℃下固化 l5--30 min，这就限制了这种技术在热敏基材中的应用。目前正迅速发展的、熔点在 1 OO～1 20℃的紫外光固化粉末涂层解决了这个问题。与传统的热固化粉末涂料相比，UV 固化粉末涂料的熔融流平与固化是两个独立的过程，先使粉末颗粒通过红外辐射加热熔融流平，之后再进行紫外光辐射固化，从而可以得到平整光滑的涂膜。由于UV 固化粉末涂料熔融温度低，所以可以广泛用于热敏基材(如纸张、橡胶、塑料)等的涂装，这就大大扩展了粉末涂料的应用空间。UV 固化水性涂料结合了水性涂料和光固化涂料的优点，近年来得到迅速发展，也是今后光固化涂料主要发展方向之一。UV 固化水性涂料的优点是：可以使用相对分子质量很高的齐聚体以提高对某些基材(如金属)的粘附力并提高固化膜的其它物理性能，而不像传统紫外涂层的齐聚体相对分子质量受到施工粘度的限制；体系的粘度可用水来调节，而不必使用稀释单体，这样就可以避免由活性稀释单体引起的收缩；用这种方法可以得到极薄的涂层，且设备易于清洗；水烘干后在辐照之前就可以得到触干的涂层，这样可以用于三维物体的表面固化，这种辐照之前就触干的涂层减少了灰尘的吸附并且能在固化前对涂层的缺陷进行修补。随着社会城市化、科技化、人性化的发展，设计一种硬度高、干燥快和光线透过率高的光固化金属粉末复合涂料及其制备方法，以满足市场需求，是非常必要的。

发明内容

解决的技术问题：

本申请针对现有水溶性涂料硬度低、光线透过率低和干燥慢的技术问题，提供一种光固化金属粉末复合涂料及其制备方法。

技术方案：

一种光固化金属粉末复合涂料，原料按重量份数配比如下：ε-己内酯100份，顺丁烯二酸酐10-30份，月桂酸二丁基锡0.1-1份，吩噻嗪0.05-0.1份，二苯基甲烷-4,4二异氰酸酯60-80份，月桂醇20-40份，对苯二酚0.2-0.8份，流平剂8-22份，丙烯酸羟乙酯40-60份，季戊四醇四丙烯酸酯15-35份，甲乙酮30-50份，二苯甲酮2-8份，苯乙烯5-25份，偶联剂3-7份。

作为本发明的一种优选技术方案：所述光固化金属粉末复合涂料的原料按重量份数配比如下：ε-己内酯100份，顺丁烯二酸酐15-25份，月桂酸二丁基锡0.2-0.8份，吩噻嗪0.07-0.09份，二苯基甲烷-4,4二异氰酸酯65-75份，月桂醇25-35份，对苯二酚0.3-0.7份，流平剂12-18份，丙烯酸羟乙酯45-55份，季戊四醇四丙烯酸酯20-30份，甲乙酮35-45份，二苯甲酮3-7份，苯乙烯10-20份，偶联剂4-6份。

作为本发明的一种优选技术方案：所述光固化金属粉末复合涂料的原料按重量份数配比如下：ε-己内酯100份，顺丁烯二酸酐20份，月桂酸二丁基锡0.5份，吩噻嗪0.08份，二苯基甲烷-4,4二异氰酸酯70份，月桂醇30份，对苯二酚0.5份，流平剂15份，丙烯酸羟乙酯50份，季戊四醇四丙烯酸酯25份，甲乙酮40份，二苯甲酮5份，苯乙烯15份，偶联剂5份。

作为本发明的一种优选技术方案：所述流平剂采用聚二甲基硅氧烷或三聚氰胺甲醛树脂。

作为本发明的一种优选技术方案：所述偶联剂采用钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂。

作为本发明的一种优选技术方案：所述光固化金属粉末复合涂料的制备方法步骤为：

第一步：称取ε-己内酯、顺丁烯二酸酐、月桂酸二丁基锡、吩噻嗪、二苯基甲烷-4,4二异氰酸酯、月桂醇、对苯二酚、流平剂、丙烯酸羟乙酯、季戊四醇四丙烯酸酯、甲乙酮、二苯甲酮、苯乙烯和偶联剂；

第二步：将月桂酸二丁基锡、吩噻嗪、二苯基甲烷-4,4二异氰酸酯、顺丁烯二酸酐、苯乙烯和ε-己内酯，加入反应釜中进行混合，在70-90℃下搅拌50-60min；

第三步：边搅拌边加入对苯二酚、月桂醇和丙烯酸羟乙酯，80-90℃下搅拌2-6h；

第四步：加入剩余原料，送入球磨机中研磨20-24h出料。

作为本发明的一种优选技术方案：所述第二步中的搅拌速度为200-400转/分钟。

作为本发明的一种优选技术方案：所述第三步中的搅拌速度为300-400转/分钟。

有益效果：

本发明所述一种光固化金属粉末复合涂料及其制备方法采用以上技术方案和现有技术相比，具有以下技术效果：1、产品光线透过率80-98%，表面电阻率5-10×10⁶Ω/d；2、发雾值0.5-2.5%，冲击强度45-65MPa；3、表干时间5-10min，实干2-6h；4、铅硬度5-10H，可以广泛生产并不断代替现有材料。

具体实施方式

实施例1:

按重量份数配比称取ε-己内酯100份，顺丁烯二酸酐10份，月桂酸二丁基锡0.1份，吩噻嗪0.05份，二苯基甲烷-4,4二异氰酸酯60份，月桂醇20份，对苯二酚0.2份，三聚氰胺甲醛树脂8份，丙烯酸羟乙酯40份，季戊四醇四丙烯酸酯15份，甲乙酮30份，二苯甲酮2份，苯乙烯5份，硅烷偶联剂3份。

将月桂酸二丁基锡、吩噻嗪、二苯基甲烷-4,4二异氰酸酯、顺丁烯二酸酐、苯乙烯和ε-己内酯，加入反应釜中进行混合，在70℃下搅拌50min，搅拌速度为200转/分钟。

边搅拌边加入对苯二酚、月桂醇和丙烯酸羟乙酯，80℃下搅拌2h，搅拌速度为300转/分钟，加入剩余原料，送入球磨机中研磨20h出料。

产品光线透过率80%，表面电阻率5×10⁶Ω/d；发雾值2.5%，冲击强度45MPa；表干时间10min，实干6h，铅硬度5H。

实施例2:

按重量份数配比称取ε-己内酯100份，顺丁烯二酸酐30份，月桂酸二丁基锡1份，吩噻嗪0.1份，二苯基甲烷-4,4二异氰酸酯80份，月桂醇40份，对苯二酚0.8份，三聚氰胺甲醛树脂22份，丙烯酸羟乙酯60份，季戊四醇四丙烯酸酯35份，甲乙酮50份，二苯甲酮8份，苯乙烯25份，硅烷偶联剂7份。

将月桂酸二丁基锡、吩噻嗪、二苯基甲烷-4,4二异氰酸酯、顺丁烯二酸酐、苯乙烯和ε-己内酯，加入反应釜中进行混合，在90℃下搅拌60min，搅拌速度为400转/分钟。

边搅拌边加入对苯二酚、月桂醇和丙烯酸羟乙酯，90℃下搅拌6h，搅拌速度为400转/分钟，加入剩余原料，送入球磨机中研磨24h出料。

产品光线透过率85%，表面电阻率6×10⁶Ω/d；发雾值2%，冲击强度50MPa；表干时间9min，实干3h，铅硬度6H。

实施例3:

按重量份数配比称取ε-己内酯100份，顺丁烯二酸酐15份，月桂酸二丁基锡0.2份，吩噻嗪0.07份，二苯基甲烷-4,4二异氰酸酯65份，月桂醇25份，对苯二酚0.3份，聚二甲基硅氧烷12份，丙烯酸羟乙酯45份，季戊四醇四丙烯酸酯20份，甲乙酮35份，二苯甲酮3份，苯乙烯10份，硅烷偶联剂4份。

将月桂酸二丁基锡、吩噻嗪、二苯基甲烷-4,4二异氰酸酯、顺丁烯二酸酐、苯乙烯和ε-己内酯，加入反应釜中进行混合，在75℃下搅拌52min，搅拌速度为250转/分钟。

边搅拌边加入对苯二酚、月桂醇和丙烯酸羟乙酯，82℃下搅拌3h，搅拌速度为330转/分钟，加入剩余原料，送入球磨机中研磨21h出料。

产品光线透过率90%，表面电阻率7×10⁶Ω/d；发雾值1.5%，冲击强度55MPa；表干时间8min，实干4h，铅硬度8H。

实施例4:

按重量份数配比称取ε-己内酯100份，顺丁烯二酸酐25份，月桂酸二丁基锡0.8份，吩噻嗪0.09份，二苯基甲烷-4,4二异氰酸酯75份，月桂醇5份，对苯二酚0.7份，聚二甲基硅氧烷18份，丙烯酸羟乙酯55份，季戊四醇四丙烯酸酯30份，甲乙酮45份，二苯甲酮7份，苯乙烯20份，钛酸酯偶联剂6份。

将月桂酸二丁基锡、吩噻嗪、二苯基甲烷-4,4二异氰酸酯、顺丁烯二酸酐、苯乙烯和ε-己内酯，加入反应釜中进行混合，在85℃下搅拌58min，搅拌速度为350转/分钟。

边搅拌边加入对苯二酚、月桂醇和丙烯酸羟乙酯，88℃下搅拌5h，搅拌速度为370转/分钟，加入剩余原料，送入球磨机中研磨23h出料。

产品光线透过率95%，表面电阻率8×10⁶Ω/d；发雾值1%，冲击强度60MPa；表干时间9min，实干5h，铅硬度9H。

实施例5:

按重量份数配比称取ε-己内酯100份，顺丁烯二酸酐20份，月桂酸二丁基锡0.5份，吩噻嗪0.08份，二苯基甲烷-4,4二异氰酸酯70份，月桂醇30份，对苯二酚0.5份，聚二甲基硅氧烷15份，丙烯酸羟乙酯50份，季戊四醇四丙烯酸酯25份，甲乙酮40份，二苯甲酮5份，苯乙烯15份，钛酸酯偶联剂5份。

将月桂酸二丁基锡、吩噻嗪、二苯基甲烷-4,4二异氰酸酯、顺丁烯二酸酐、苯乙烯和ε-己内酯，加入反应釜中进行混合，在80℃下搅拌55min，搅拌速度为300转/分钟。

边搅拌边加入对苯二酚、月桂醇和丙烯酸羟乙酯，85℃下搅拌4h，搅拌速度为350转/分钟，加入剩余原料，送入球磨机中研磨22h出料。

产品光线透过率98%，表面电阻率10×10⁶Ω/d；发雾值0.5%，冲击强度65MPa；表干时间5min，实干2h，铅硬度10H。

以上实施例中的所有组分均可以商业购买。

上述实施例只是用于对本发明的内容进行阐述，而不是限制，因此在和本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应该认为是包括在权利要求书的范围内。

Claims

1.一种光固化金属粉末复合涂料，其特征在于，所述光固化金属粉末复合涂料的原料按重量份数配比如下：ε-己内酯100份，顺丁烯二酸酐10-30份，月桂酸二丁基锡0.1-1份，吩噻嗪0.05-0.1份，二苯基甲烷-4,4二异氰酸酯60-80份，月桂醇20-40份，对苯二酚0.2-0.8份，流平剂8-22份，丙烯酸羟乙酯40-60份，季戊四醇四丙烯酸酯15-35份，甲乙酮30-50份，二苯甲酮2-8份，苯乙烯5-25份，偶联剂3-7份。

2.根据权利要求1所述的一种光固化金属粉末复合涂料，其特征在于，所述光固化金属粉末复合涂料的原料按重量份数配比如下：ε-己内酯100份，顺丁烯二酸酐15-25份，月桂酸二丁基锡0.2-0.8份，吩噻嗪0.07-0.09份，二苯基甲烷-4,4二异氰酸酯65-75份，月桂醇25-35份，对苯二酚0.3-0.7份，流平剂12-18份，丙烯酸羟乙酯45-55份，季戊四醇四丙烯酸酯20-30份，甲乙酮35-45份，二苯甲酮3-7份，苯乙烯10-20份，偶联剂4-6份。

3. 根据权利要求1所述的一种光固化金属粉末复合涂料，其特征在于，所述光固化金属粉末复合涂料的原料按重量份数配比如下：ε-己内酯100份，顺丁烯二酸酐20份，月桂酸二丁基锡0.5份，吩噻嗪0.08份，二苯基甲烷-4,4二异氰酸酯70份，月桂醇30份，对苯二酚0.5份，流平剂15份，丙烯酸羟乙酯50份，季戊四醇四丙烯酸酯25份，甲乙酮40份，二苯甲酮5份，苯乙烯15份，偶联剂5份。

4.根据权利要求1所述的一种光固化金属粉末复合涂料，其特征在于：所述流平剂采用聚二甲基硅氧烷或三聚氰胺甲醛树脂。

5.根据权利要求1所述的一种光固化金属粉末复合涂料，其特征在于：所述偶联剂采用钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂。

6.一种权利要求1所述光固化金属粉末复合涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

第四步：加入剩余原料，送入球磨机中研磨20-24h出料。

7.根据权利要求6所述的一种光固化金属粉末复合涂料的制备方法，其特征在于：所述第二步中的搅拌速度为200-400转/分钟。

8.根据权利要求6所述的一种光固化金属粉末复合涂料的制备方法，其特征在于：所述第三步中的搅拌速度为300-400转/分钟。