CN104789110B - 一种颜料型紫外光固化窗膜涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种PET窗膜专用UV涂料及其制备方法。一种颜料型紫外光固化窗膜涂料，包括以下质量份的组分：UV单体 3‑40、改性丙烯酸酯10‑50、光引发剂1‑10、流平剂0.4‑2、颜料3‑20、颜料3‑20、偶联剂0.5‑1.5、分散剂0.4‑0.8。本发明颜料型窗膜具有不易褪色抗紫外等功能，并具有非常优异的户外耐候性能。颜料本身颜色或色相可以保持几年甚至十几年都不变色，同样用耐候性好颜料生产的窗膜可以保证了PET窗膜可以几年到十几年都可以保持原来的颜色，不会因为户外环境因素而影响其本身性能。

Description

一种颜料型紫外光固化窗膜涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及耐候透明颜料在光固化涂料中的使用，尤其涉及一种PET窗膜专用UV涂料及其制备方法。

背景技术

塑料窗膜涂料主要应用于汽车和建筑物两大类，用窗膜涂料涂覆的窗膜其作用包括调节室内可见光强度，减少对眼睛的刺激，阻隔太阳光中的紫外线和红外线等功能。减少户外射线进入，可以避免有害射线对人体的照射、减少对室内装潢可能的损坏，降低红外线的射入，也可降低室内温度，节约能源。

现代窗膜生产工艺包括辊涂工艺或是金属溅射工艺等。金属溅射工艺是利用电场与磁场原理高速度高力量地将金属粒子均匀溅射于高张力的PET基材上，从而制备成磁控溅射窗膜，但是由于此类薄膜生产成本极高，同样难以被用户接受。相反，常规辊涂工艺具有生产成本低、塑料附着力好，透明度高等优点。目前市场绝大部分窗膜是用UV固化辊涂工艺生产的，UV光固化涂布具有固化速度快，生产成本低，质量优异，适合大批量生产等特点。

UV光固化主要体现在窗膜的最外一层，此层无色UV涂层，功能是增加PET基材的表面硬度和强化抗划伤性能，使塑料窗膜能够在日常使用中不会磨损。在PET的另外一面是胶合层，此层的功能是使PET塑料膜牢固地附着在玻璃表面。不同应用环境下，窗膜透光率可调节在5%-90%范围内。现有着色剂主要为染料，染料调色具有透明度高，施用方便，生产成本较低等特点，因此染料被广泛地应用在窗膜调色里。虽然染料具有以上优点，但染料容易分解褪色，特别在有强UV照射的环境里。因此在窗膜生产过程中，染料着色剂一般添加在窗膜的胶合层里，这样可以避免UV直接照射。又因为染料户外耐候性差，长时间户外使用会导致窗膜褪色，透明度下降，外表不美观，因此窗膜的使用寿命变短，并且染料自身也没有隔热隔紫外等性能。同时染料价格昂贵且生产时污染大，限制了染料型窗膜的应用范围。因此本领域期待出现一种耐候性好，具有一定防热防紫外的窗膜产品。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种颜料型紫外光固化窗膜涂料，该涂料涂覆在无底涂窗膜上，经过紫外灯照射固化后，窗膜不褪色、透明度高、使用寿命长，可见光透过率范围宽、紫外红外光阻隔率高。

本发明解决上述问题的技术方案如下：

一种颜料型紫外光固化窗膜涂料，包括以下质量份的组分：

UV单体 3-40

改性丙烯酸酯 10-50

光引发剂 1-10

流平剂 0.4-2

颜料 3-20

偶联剂 0.5-1.5

分散剂 0.4-0.8。

作为上述技术方案的优选，所述窗膜涂料包括以下质量份的组分：

丙烯酸酯UV单体 3-37

改性聚氨酯丙烯酸酯 27-45

光引发剂 1-8.5

性有机硅流平剂 0.4-1.5

颜料 3.5-7

硅烷偶联剂 0.5-1.5

高分子分散剂 0.4-0.8。

作为上述技术方案的优选，所述丙烯酸单体包括1-4质量份的单功能团丙烯酸酯单体和2-33质量份的多功能团丙烯酸酯单体，所述单功能团丙烯酸单体包括丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸苯氧基乙酯、丙烯酸四氢呋喃甲酯中的一种或一种以上的组合，所述多功能团丙烯酸酯单体包括二丙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇而丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、新戊二醇而丙烯酸酯、邻苯二甲酸乙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙烯酸二噁茂酯、烷氧基化双酚A二甲基丙烯酸酯、丙烯酸甲基磷酸二乙酯中的两种或两种以上的组合。

本发明通过采用多种丙烯酸单体的组合，调节涂料粘度，并作为颜料均匀分散的溶剂，同时提高涂料的涂布工艺性能，并保证与丙烯酸树脂的相容性。

本发明上述技术方案中，颜料不同于染料。染料是能将纤维或其它基质染成一定颜色的有机化合物，染料主要用于织物的染色和印花，它们大多可溶于水，或通过一定的化学处理在染色时转变成可溶状态。有些染料不溶于水但可以溶于醇、油，可用于油蜡、塑料等物质的着色。颜料是有色的不溶于水和一般有机溶剂的有机或无机有色化合物，但是并非所有的有色物都可作为有机颜料使用，有色物质要成为颜料，它们必须具备以下性能：1）色彩鲜艳，能赋予被着色物（或底物）牢固的色泽； 2）不溶于水、有机溶剂或应用介质 3）在应用中易于均匀分散，而且在整个分散过程中不受应用介质的物理和化学影响，保留他们自身固有的晶体构造；4）耐日晒、耐气候、耐热、耐酸碱和耐有机溶剂。 与染料相比，有机颜料在应用性能上存在一定的区别。染料的传统用途是对纺织品进行染色，而颜料的传统用途却是对非纺织品（如油墨、油漆、涂料、塑料、橡胶等）进行着色。这是因为染料对纺织品有亲和力，可以被纤维分子吸附、固着；而颜料对所有的着色对象均无亲和力，主要靠树脂、粘合剂等其他成膜物质与着色对象结合在一起。染料在使用过程中一般先溶于使用介质，即使是分散染料还是还原染料，在染色时也经历了一个从晶体状态先溶于水成为分子状态后再上染到纤维上的过程。因此，染料自身的颜色并不代表它在织物上的颜色。颜料在使用过程中由于不溶于使用介质，所以始终以原来的晶体状态存在，因此颜料自身的颜色就代表了它在底物中的颜色。正是因为如此，颜料的晶体状态对颜料而言十分重要，而染料的晶体状态就没有那么重要，或者说染料自身的晶体状态与它的染色行为关系不密切。染料与颜料虽是不同的概念，但在特定情况下，它们又可以通用。如某些蒽醌类还原染料，它们都是不溶性的染料，但经过颜料化后也可以用作颜料，这类染料称为颜料性染料，或染料性颜料。本发明所使用的颜料可以是选自炭黑、苯胺黑、永固黄、永固橙G、永固橙RL、金光红、立索尔大红、颜料红G、酞菁蓝、靛蒽酮、酞菁绿、喹吖啶酮紫、二氧化钛等的颜料。

作为上述技术方案的优选，所述改性聚氨酯丙烯酸酯选自胺改性聚氨酯丙烯酸酯、环氧改性聚氨酯丙烯酸酯、聚醚改性聚氨酯丙烯酸酯和不饱和线性环氧改性聚氨酯丙烯酸酯中的一种或多种。

上述改性聚氨酯丙烯酸酯可以采用市售的产品比如沙多玛、湛新公司，三木公司的产品，作为涂料的主体，使得涂料具有一定的硬度和耐刮擦性能。

作为上述技术方案的优选，所述光引发剂选自1-羟基环已基苯基甲酮 、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基 )-2-吗啉基-1-丙酮、4-(N,N-二甲氨基)苯甲酸乙酯、邻苯甲酰苯甲酸甲酯、4-苯基二苯甲酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦中的一种或多种。

作为上述技术方案的优选，所述改性有机硅流平剂选自XX改性硅氧烷、聚醚-聚酯改性有机硅乳液、聚二甲基硅氧烷中的一种或多种。

上述的改性有机硅流平剂其作用在于使得涂料与基材之间有良好的润湿性和流平性，使得涂层均匀平整。

作为上述技术方案的优选，所述颜料选自炭黑、苯胺黑、永固黄、永固橙G、永固橙RL、金光红、立索尔大红、颜料红G、酞菁蓝、靛蒽酮、酞菁绿、喹吖啶酮紫、二氧化钛中的一种或多种。

颜料的作用在于提供一种着色剂，其经过研磨之后透明性高、粒径细，可通过调节添加量，得到不同的透光率。

作为上述技术方案的优选，所述偶联剂选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷、3-(2-氨乙基)-氨丙基三乙氧基硅烷、N-苯基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基甲基二乙氧基硅烷中的一种或多种。

偶联剂的作用在于使得涂料固化的过程中具有良好的抗氧阻聚功能，并加速涂料经过紫外光照射的固化速度。

作为上述技术方案的优选，所述高分子分散剂选自氨基酸酯共聚物、聚酯型共聚物、聚烯烃类共聚物中的一种或多种。

高分子分散剂的作用在于制成颜料与单体混合浆料的过程中改善两者之间的兼容性，使得颜料能均匀的分散在涂料中，涂料在上色过程中颜色分布均匀。

本发明的还一个目的是提供上述涂料的制备方法，其技术方案如下：

包括以下步骤：

（1）、将颜料、丙烯酸酯单体、高分子分散剂、偶联剂、改性有机硅流平剂放入研磨机内研磨1-3h，过滤，制得浆料；

（2）、将步骤（1）所得浆料和改性聚氨酯丙烯酸酯放入搅拌釜中，分散10-30min；

（3）、将光引发剂放入搅拌釜中搅拌混合10-30min，即制得所述涂料。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

颜料型窗膜具有不易褪色抗紫外等功能，并具有非常优异的户外耐候性能。颜料本身颜色或色相可以保持几年甚至十几年都不变色，同样用耐候性好颜料生产的窗膜可以保证了PET窗膜可以几年到十几年都可以保持原来的颜色，不会因为户外环境因素而影响其本身性能。在各种耐候性颜料中，无机碳黑更具有一定的隔热和隔紫外的功能，其化学稳定性和滤光性能是颜料型窗膜的首选。

颜料，特别是碳黑颜料具有众多户外应用优势，但是一般颜料的透明性和复配稳定性都不如染料。

同时，本发明也阐述了使用不同树脂，助剂种类选择和使用量，对涂布工艺产品也产生很大影响，可以直接影响到终端客户的使用性能。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，以下实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

实施例1

本实施例提供了一种保护色窗膜用紫外线光固化涂料，其是通过以下制备方法制备：

将33质量份丙烯酸酯单体包括二丙二醇二丙烯酸酯、3质量份甲基丙烯酸异冰片酯、4质量份炭黑、0.3质量份氨基酸酯共聚物（科宁P61）混合研磨180min，过滤，留下浆料。

将浆料与35质量份胺改性聚氨酯丙烯酸酯、4质量份2-羟基-甲基苯基丙烷-1-酮、0.6质量份γ-氨丙基三乙氧基硅烷、0.8质量份聚醚改性有机硅放入搅拌釜进行搅拌混合得到一种颜料型保护色紫外光固化窗膜的涂料成品。

本发明所得的涂料，在保证其它性能的前提下，在阳光下暴晒，不褪色。

实施例2

本实施例提供了一种保护色窗膜用紫外线光固化涂料，其是通过以下方法制备：

将2质量份的丙烯酸羟丙酯，29质量份的季戊四醇三丙烯酸酯，20质量份的2-丁氧基甲乙基-1，3-丙烷二基-2-丙烯酸酯和8质量份炭黑、0.6质量份高分子聚合物（德谦DP983）放入研磨釜中研磨180min，过滤，制得浆料；将浆料和30质量份的丙烯酸改性聚氨酯(江苏三木SM-60217）放入搅拌釜内，搅拌30min；将0.05质量份聚醚-聚酯改性聚硅氧烷(迪高410)和γ-氨丙基三乙氧基硅烷（杰西卡HK550）放入搅拌釜里搅拌20min，最后加入5重量份2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦搅拌15min获得保护色窗膜用紫外线光固化涂料成品。

本发明所得的涂料，在保证其它性能的前提下，在阳光下暴晒，不褪色。

实施例3

本实施例提供了一种保护色窗膜用紫外线光固化涂料，其是通过以下方法制备：

3份质量份的脂肪族聚氨酯二丙烯酸酯，27质量份的异冰片基丙烯酸酯，30质量份的三羟甲基丙烷二丙烯酸酯，6质量份的炭黑，3质量份的酞青蓝15:4，0.8质量份的高分子分散剂BYK-9076放入研磨釜中研磨160min，过滤，制得浆料；将浆料和27质量份的脂肪酸改性环氧二丙烯酸酯（五行化学G522）放入搅拌釜内，搅拌30min；将0.05质量份聚醚-聚酯改性聚硅氧烷(迪高410)和γ-氨丙基三乙氧基硅烷（杰西卡HK550）放入搅拌釜里搅拌20min，最后加入5重量份2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦搅拌15min获得保护色窗膜用紫外线光固化涂料成品。

本发明所得的涂料，在涂膜厚度为3μm厚度情况下，透光率为18%，在保证其它性能的前提下，在阳光下暴晒，不褪色。

实施例4

本实施例提供了一种保护色窗膜用紫外线光固化涂料，其是通过以下方法制备：

3质量份的1,4-环己烷二甲醇二甲基丙烯酸酯，28质量份的乙氧化双季戊四醇六丙烯酸酯，26质量份的甲基丙烯酸十二烷酯，5质量份炭黑，2质量份酞青蓝，1质量份颜料红122，0.9质量分的高分子聚合物BYK-1790,放入研磨釜中研磨190min，过滤，制得浆料；将浆料和30质量份的脂肪酸改性环氧二丙烯酸酯（五行化学G522）放入搅拌釜内，搅拌30min；将0.05质量份聚醚-聚酯改性聚硅氧烷(迪高370)和γ-氨丙基三乙氧基硅烷（杰西卡HK550）放入搅拌釜里搅拌20min，最后加入5重量份2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦搅拌15min获得保护色窗膜用紫外线光固化涂料成品。

本发明所得的涂料，在涂膜厚度为3μm厚度情况下，透光率为44%，在保证其它性能的前提下，在阳光下暴晒，不褪色。

实施例5

本实施例提供了一种保护色窗膜用紫外线光固化涂料，其是通过以下方法制备：

将20质量份2-苯氧乙基家基丙烯酸酯、10质量份甲基丙烯酸异冰片酯、9质量份炭黑、0.3质量份氨基酸酯共聚物（科宁P61）混合研磨230min，过滤，留下浆料。将浆料与32质量份胺改性聚氨酯丙烯酸酯、1质量份2-羟基-甲基苯基丙烷-1-酮、0.6质量份γ-氨丙基三乙氧基硅烷、0.8质量份聚醚改性有机硅放入搅拌釜进行搅拌混合得到一种颜料型保护色紫外光固化窗膜的涂料成品。

本发明所得的涂料，在涂层厚度为2μm时，测量雾度值为1.7%，符合窗膜行业要求的2%雾度值的要求，同时在保证其它性能的前提下，在阳光下暴晒，不褪色。

上述复配的UV涂布液稀释到25-40%的固含量，稀释溶剂包括丁酯，丁酮，异丙醇等。稀释好的UV涂液用滚涂方式涂布在PET膜上，经过一道2分钟烘箱除去有机溶剂后，在过UV灯固化，收卷等工艺。加硬后的窗膜产品要经过一系列性能测试，具体测试方式如下。

硬度测试:将实施例1-2提供的保护色窗膜用紫外线光固化涂料涂膜，然后采用铅笔硬度计测试其硬度，实施例1和实施例2的窗膜硬度均达到3H，满足窗膜硬度要求。

透光度测试:根据GB2410-80所规定的方法进行测试。使用林上科技LS105A型透光率测试仪检测，实施例1可见光透光率为40%，实施例2中的透光率为1.9%，满足现有汽车窗膜透光率要求。

雾度测试：采用GB2410-80标准进行检测，实施例1，2的涂料制备的窗膜雾度分别为1.7%，1.8%，符合现有的窗膜标准的＜2%的质量标准。

耐候性测试：采用GB/T 29365-2012进行检测，实施例1，2的涂料制备的窗膜耐候性均达到10年以上，满足现有窗膜需求。

以下是5组实施例的测试数据：

通过上述测试结果可以看出，本发明实施例1-5提供的耐刮涂料在涂布到窗膜以及高档保护膜的表面之后，不仅能够达到较高的硬度，还能够具有较高的透光率，这说明本发明提供的耐刮涂料是一种保护色窗膜用紫外线光固化涂料，由其制备的耐刮涂层具有硬度适中、透光性好等特点。

Claims (2)

1.一种颜料型紫外光固化窗膜涂料，其特征在于，包括以下质量份的组分：

丙烯酸酯UV单体 3-37

改性聚氨酯丙烯酸酯 27-45

光引发剂 1-8.5

改性有机硅流平剂 0.4-1.5

颜料 3.5-7

硅烷偶联剂 0.5-1.5

高分子分散剂 0.4-0.8

所述改性聚氨酯丙烯酸酯选自胺改性聚氨酯丙烯酸酯、环氧改性聚氨酯丙烯酸酯、聚醚改性聚氨酯丙烯酸酯中的一种或多种；

所述丙烯酸酯UV单体包括1-4质量份的单功能团丙烯酸酯单体和2-33质量份的多功能团丙烯酸酯单体，所述单功能团丙烯酸单体包括丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸苯氧基乙酯、丙烯酸四氢呋喃甲酯中的一种或一种以上的组合，所述多功能团丙烯酸酯单体包括二丙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、邻苯二甲酸乙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、烷氧基化双酚A二甲基丙烯酸酯中的两种或两种以上的组合；

所述光引发剂选自1-羟基环己基苯基甲酮 、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基 )-2-吗啉基-1-丙酮、4-(N,N-二甲氨基)苯甲酸乙酯、邻苯甲酰苯甲酸甲酯、4-苯基二苯甲酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦中的一种或多种；

所述改性有机硅流平剂选自改性硅氧烷、聚二甲基硅氧烷中的一种或多种；

所述颜料选自炭黑、苯胺黑、永固黄、永固橙G、永固橙RL、金光红、立索尔大红、颜料红G、酞菁蓝、靛蒽酮、酞菁绿、喹吖啶酮紫、二氧化钛中的一种或多种；

所述偶联剂选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷、3-(2-氨乙基)-氨丙基三乙氧基硅烷、N-苯基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基甲基二乙氧基硅烷中的一种或多种；

所述高分子分散剂选自氨基酸酯共聚物、聚酯型共聚物、聚烯烃类共聚物中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的窗膜涂料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将颜料、丙烯酸酯UV单体、高分子分散剂、偶联剂、改性有机硅流平剂放入研磨机内研磨1-3h，过滤，制得浆料；

（2）步骤（1）所得浆料和改性聚氨酯丙烯酸酯放入搅拌釜中，分散10-30min；

（3）将光引发剂放入搅拌釜中搅拌混合10-30min，即制得所述涂料。