CN105331255A - 一种紫外光固化涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种紫外光固化涂料及其制备方法，包括：UV树脂30～80重量份；光引发剂3～15重量份；单体5～30重量份；所述UV树脂选自双酚A环氧丙烯酸酯树脂、聚酯丙烯酸树脂、聚氨酯丙烯酸树脂与有机硅树脂中的一种或多种；所述光引发剂选自芳香酮类光引发剂、α-羟基酮衍生物、苯偶酰、酰基磷氧化物类光引发剂与酰基磷氧化物类衍生物中的一种或多种；所述单体为丙烯酸类单体和/或改性丙烯酸类单体。与现有技术相比，本发明选用特定的光引发剂在LED照射下能够激发分解成自由基，与UV树脂、单体相互作用，发生交联反应，使紫外光固化涂料固化，同时可使得到的漆膜平整度较高、耐刮擦、柔韧性较好、硬度较高。

Description

一种紫外光固化涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于涂料技术领域，尤其涉及一种紫外光固化涂料及其制备方法。
背景技术
紫外光固化涂料是一种环保节能型涂料，具有无或者低挥发性有机化合物(VOC)排放，固化速率快，节能环保，固化温度低，生产效率高，适合流水线生产。
紫外光固化涂料主要由光固化树脂、光引发剂和活性稀释剂组成，同时加入一些助剂。其中，光固化树脂是主要活性组分之一，在光引发剂的引发下进行反应，形成网状聚合物，其主要包括不饱和聚酯、丙烯酸树脂、聚氨酯丙烯酸树脂与环氧丙烯酸树脂。光引发剂是一类容易吸收紫外光能量产生活性自由基或活性离子基，进而引发涂料中不饱和基团聚合的物质。活性稀释剂又称光活性单体，在紫外光固化涂料的组成体系中兼有固化交联和溶剂的双重功能，常用的活性稀释剂分为单官能团、双官能团和多官能团的化合物。
目前，市场上的紫外光固化产品主要以卤素灯和高压汞灯固化，但是用高压汞灯和卤素灯能耗很高，发热量大，导致生产现场散热困难，而且从电能转化为有用的紫外光的转化率很低。同时，由于发热量大，导致涂装件表面的温度很高，有些对热敏感的涂装件容易变形。
LED(发光二极管)固化的原理是吸收波长在390～400nm的特定光引发剂吸收LED发出的紫外光辐射后形成自由基，引发预聚物和单体发生交联反应，形成网状结构的高分子聚合物，从而使液体迅速变成固体。LED具有能量转化率高、发热量小的优点，光固化前后涂装件的温度升高很小，热敏感的涂装件不易变形。随着人们对节能环保要求的提高，对产品性能的要求也越来越高，LED固化的紫外光固化涂料已成为研究的热点，但目前市场上此产品还较少，现有大部分光引发剂在365nm与395nm这两个波长吸收的能量很好，只能产生很少的自由基，引发效率很低，不足以让漆膜固化完全。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种LED固化的紫外光固化涂料及其制备方法。
本发明提供了一种紫外光固化涂料，包括：
所述UV树脂选自双酚A环氧丙烯酸酯树脂、聚酯丙烯酸树脂、聚氨酯丙烯酸树脂与有机硅树脂中的一种或多种；
所述光引发剂选自芳香酮类光引发剂、α-羟基酮衍生物、苯偶酰、酰基磷氧化物类光引发剂与酰基磷氧化物类衍生物中的一种或多种；
所述单体为丙烯酸类单体和/或改性丙烯酸类单体。
优选的，还包括0.5～5重量份的分散剂。
优选的，所述分散剂为氨基类改性嵌段共聚物和/或多元羧酸类嵌段共聚物。
优选的，还包括0.2～0.5重量份的消泡剂；
所述消泡剂为非硅聚合物、有机高分子与改性聚硅氧烷中的一种或多种。
优选的，还包括0.1～1重量份的流平剂；所述流平剂为聚丙烯酸类流平剂、聚硅氧烷-聚醚共聚物、反应性有机硅氧烷与氟表面活性剂中的一种或多种。
优选的，还包括0.1～1重量份的防沉剂；所述防沉剂为气相二氧化硅、聚酰胺的多元羧酸盐与有机膨润土中的一种或多种。
优选的，所述消光粉为有机消光粉、有机物改性的气相二氧化硅、气相二氧化硅与消光蜡浆中的一种或多种。
优选的，所述紫外光固化涂料采用UV-LED光源进行固化。
本发明还提供了一种紫外光固化涂料的制备方法，包括：
将30～80重量份的UV树脂、3～15重量份的光引发剂、5～30重量份的单体、0～15重量份的消光粉与0～30重量份的颜料混合，得到紫外光固化涂料；
所述UV树脂选自双酚A环氧丙烯酸酯树脂、聚酯丙烯酸树脂、聚氨酯丙烯酸树脂与有机硅树脂中的一种或多种；
所述光引发剂选自芳香酮类光引发剂、α-羟基酮衍生物、苯偶酰、酰基磷氧化物类光引发剂与酰基磷氧化物类衍生物中的一种或多种；
所述单体为丙烯酸类单体和/或改性丙烯酸类单体。
一种紫外光固化涂料在木器涂装中的应用。
本发明提供了一种紫外光固化涂料及其制备方法，包括：UV树脂30～80重量份；光引发剂3～15重量份；单体5～30重量份；消光粉0～15重量份；颜料0～30重量份；所述UV树脂选自双酚A环氧丙烯酸酯树脂、聚酯丙烯酸树脂、聚氨酯丙烯酸树脂与有机硅树脂中的一种或多种；所述光引发剂选自芳香酮类光引发剂、α-羟基酮衍生物、苯偶酰、酰基磷氧化物类光引发剂与酰基磷氧化物类衍生物中的一种或多种；所述单体为丙烯酸类单体和/或改性丙烯酸类单体。与现有技术相比，本发明选用特定的光引发剂在LED照射下能够激发分解成自由基，与UV树脂、单体相互作用，发生交联反应，使紫外光固化涂料固化，同时可使得到的漆膜平整度较高、耐刮擦、柔韧性较好、硬度较高。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种紫外光固化涂料，包括：
所述UV树脂选自双酚A环氧丙烯酸酯树脂、聚酯丙烯酸树脂、聚氨酯丙烯酸树脂与有机硅树脂中的一种或多种；
所述光引发剂选自芳香酮类光引发剂、α-羟基酮衍生物、苯偶酰、酰基磷氧化物类光引发剂与酰基磷氧化物类衍生物中的一种或多种；
所述单体为丙烯酸类单体和/或改性丙烯酸类单体。
其中，所述UV树脂的含量优选为30～70重量份，更优选为30～60重量份，再优选为40～60重量份；所述UV树脂优选为氰特化工、长兴化工、沙多玛、三木化工、千叶化工、科田化工与博兴化工的UV树脂。
所述光引发剂的含量优选为5～15重量份，再优选为5～10重量份；所述光引发剂优选为汽巴公司牌号为1173、184、BP与TPO中的一种或多种。
所述单体的含量优选为10～30重量份，更优选为12～27重量份；所述单体优选为氰特化工、长兴化工与三木化工的丙烯酸类单体和/或改性丙烯酸类单体。
所述消光粉的含量为0～30重量份，优选为5～30重量份，更优选为5～20重量份，再优选为5～15重量份。当紫外光固化涂料中不含消光粉时，其为亮光漆。所述消光粉的种类为本领域技术人员熟知的消光粉即可，并无特殊的限制，本发明中优选为有机消光粉、有机物改性的气相二氧化硅、气相二氧化硅与消光蜡浆中的一种或多种；更优选为德固赛牌号OK-500、格雷斯牌号RAD2105与德谦牌号FA115中的一种或多种。
所述颜料的含量为0～30重量份，更优选为1～30重量份，再优选为1～20重量份，最优选为1～15重量份。颜料决定紫外光固化涂料的颜色，当颜料的含量为0时，紫外光固化涂料中不含颜料，为透明漆。所述颜料的种类为本领域技术人员熟知的可用于紫外光固化涂料的颜料即可，并无特殊的限制，本发明中优选为钛白粉或酞青蓝色粉；所述钛白粉优选为二氧化钛。
本发明优选还包括0.5～5重量份的分散剂，更优选为1～5重量份，再优选为2～4重量份；所述分散剂为本领域技术人员熟知的分散剂即可，并无特殊的限制，本发明中优选为多元羧酸类嵌段共聚物和/或氨基类改性嵌段共聚物，更优选为毕克公司牌号为BYK-103、BYK-104S与BYK164中的一种或多种。
为提高紫外光固化涂料的性能，优选还包括0.2～0.5重量份的消泡剂，更优选为0.3～0.5重量份；所述消泡剂的种类为本领域技术人员熟知的消泡剂即可，并无特殊的限制，本发明优选非硅聚合物、有机高分子与改性聚硅氧烷中的一种或多种，更优选为毕克公司牌号为BYK-055和/或BYK-141的消泡剂。
按照本发明，所述紫外光固化涂料优选还包括0.1～1重量份的流平剂，更优选为0.5～1重量份；所述流平剂的种类为本领域技术人员熟知的流平剂即可，并无特殊的限制，本发明中优选为聚丙烯酸类流平剂、聚硅氧烷-聚醚共聚物、反应性有机硅氧烷与氟表面活性剂中的一种或多种，更优选为毕克公司牌号为BYK-358、BYK-378、BYK-3570与迪高公司牌号为Tego432的流平剂中的一种或多种。
本发明紫外光固化涂料优选还包括0.1～1重量份的防沉剂，更优选为0.5～0.8重量份；所述防沉剂优选为气相二氧化硅、聚酰胺的多元羧酸盐与有机膨润土中的一种或多种，更优选为德固赛牌号为R-972和/或毕克公司牌号为BYK-410的防沉剂。
按照本发明，所述紫外光固化涂料优选采用UV-LED光源进行固化。
本发明选用特定的光引发剂在LED照射下能够激发分解成自由基，与UV树脂、单体相互作用，发生交联反应，使紫外光固化涂料固化，同时可使得到的漆膜平整度较高、耐刮擦、柔韧性较好、硬度较高，并且利用LED固化涂装件升温较小，不易变形。
本发明还提供了一种上述紫外光固化涂料的制备方法，包括：将30～80重量份的UV树脂、3～15重量份的光引发剂、5～30重量份的单体、0～15重量份的消光粉与0～30重量份的颜料混合，得到紫外光固化涂料；所述UV树脂选自双酚A环氧丙烯酸酯树脂、聚酯丙烯酸树脂、聚氨酯丙烯酸树脂与有机硅树脂中的一种或多种；所述光引发剂选自芳香酮类光引发剂、α-羟基酮衍生物、苯偶酰、酰基磷氧化物类光引发剂与酰基磷氧化物类衍生物中的一种或多种；所述单体为丙烯酸类单体和/或改性丙烯酸类单体。
按照本发明，优选还加入0.5～5重量份的分散剂、0.2～0.5重量份的消泡剂、0.1～1重量份的流平剂与0.1～1重量份的防沉剂中的一种或多种；所述UV树脂、光引发剂、单体、消光粉、颜料、分散剂、消泡剂、流平剂与防沉剂均同上所述，在此不再赘述。
本发明中优选先将UV树脂、部分单体、消泡剂、分散剂与光引发剂混合搅拌均匀，然后加入消光粉与颜料，再加入流平剂与防沉剂混合均匀，最后加入余下的单体混调节粘度，得到紫外光固化涂料。所述部分单体与余下的单体的质量比优选为(10～30)：1。
本发明还提供了一种上述紫外光固化涂料在木器涂装中的应用，可在木器家具、纤维板等制品表面形成耐刮擦、遮盖力好的保护层，从而对木制品表面形成永久的保护。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种紫外光固化涂料进行详细描述。
以下实施例中所用的试剂均为市售。
实施例1
紫外光固化涂料的各组分含量见表1。
表1实施例1中紫外光固化涂料各组分的含量
100％UV树脂为氰特UV树脂、分散剂为BYK-103、消泡剂为BYK-055、流平剂为BYK358、防沉剂为德固赛牌号R-972、光引发剂为汽巴公司牌号1173、消光粉为德固赛牌号OK-500、钛白粉为二氧化钛杜邦牌号R-760、单体为氰特的聚丙烯酸类单体。
将100％UV树脂、部分单体、消泡剂、分散剂与光引发剂搅拌均匀，再加入消光粉与钛白粉充分分散，最后加入流平剂与防沉剂分散均匀，补加余下的单体调节粘度，得到紫外光固化涂料，部分单体与余下的单体的质量比为20：1。
将紫外光固化涂料通过辊涂的方式涂布在木制品表面，可通过调节辊涂机的速度、辊轮的高度和夹紧的程度来控制涂布量，然后将被涂布的木制品置于LED灯下进行固化，距离必须小于20mm，得到漆膜。
对实施例1中的漆膜的性能进行检测，得到结果见表2。
表2实施例1中的漆膜性能检测结果
由表2可以看出，本发明紫外光固化涂料得到的漆膜表面平整度高、迅速流平，手感好、光泽均匀、硬度高，同时兼具柔韧性，裁剪时不崩边。
实施例2
紫外光固化涂料的各组分含量见表3，其他同实施例1。
表3实施例2中紫外光固化涂料各组分的含量
对实施例2中的漆膜的性能进行检测，得到结果见表4。
表4实施例2中的漆膜性能检测结果
实施例3
紫外光固化涂料的各组分含量见表5，其他同实施例1。
表5实施例3中紫外光固化涂料各组分的含量
对实施例3中的漆膜的性能进行检测，得到结果见表6。
表6实施例3中的漆膜性能检测结果
实施例4
紫外光固化涂料的各组分含量见表7，其他同实施例1。
表7实施例4中紫外光固化涂料各组分的含量
对实施例4中的漆膜的性能进行检测，得到结果见表8。
表8实施例4中的漆膜性能检测结果
实施例5
紫外光固化涂料的各组分含量见表9，其他同实施例1。
表9实施例5中紫外光固化涂料各组分的含量
对实施例5中的漆膜的性能进行检测，得到结果见表10。
表10实施例5中的漆膜性能检测结果
实施例6
紫外光固化涂料的各组分含量见表11，其他同实施例1。
表11实施例6中紫外光固化涂料各组分的含量
对实施例6中的漆膜的性能进行检测，得到结果见表12。
表12实施例6中的漆膜性能检测结果

Claims (10)

1.一种紫外光固化涂料，其特征在于，包括：
所述UV树脂选自双酚A环氧丙烯酸酯树脂、聚酯丙烯酸树脂、聚氨酯丙烯酸树脂与有机硅树脂中的一种或多种；
所述光引发剂选自芳香酮类光引发剂、α-羟基酮衍生物、苯偶酰、酰基磷氧化物类光引发剂与酰基磷氧化物类衍生物中的一种或多种；
所述单体为丙烯酸类单体和/或改性丙烯酸类单体。
2.根据权利要求1所述的紫外光固化涂料，其特征在于，还包括0.5～5重量份的分散剂。
3.根据权利要求2所述的紫外光固化涂料，其特征在于，所述分散剂为氨基类改性嵌段共聚物和/或多元羧酸类嵌段共聚物。
4.根据权利要求1所述的紫外光固化涂料，其特征在于，还包括0.2～0.5重量份的消泡剂；
所述消泡剂为非硅聚合物、有机高分子与改性聚硅氧烷中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的紫外光固化涂料，其特征在于，还包括0.1～1重量份的流平剂；所述流平剂为聚丙烯酸类流平剂、聚硅氧烷-聚醚共聚物、反应性有机硅氧烷与氟表面活性剂中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的紫外光固化涂料，其特征在于，还包括0.1～1重量份的防沉剂；所述防沉剂为气相二氧化硅、聚酰胺的多元羧酸盐与有机膨润土中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的紫外光固化涂料，其特征在于，所述消光粉为有机消光粉、有机物改性的气相二氧化硅、气相二氧化硅与消光蜡浆中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的紫外光固化涂料，其特征在于，所述紫外光固化涂料采用UV-LED光源进行固化。
9.一种紫外光固化涂料的制备方法，其特征在于，包括：
将30～80重量份的UV树脂、3～15重量份的光引发剂、5～30重量份的单体、0～15重量份的消光粉与0～30重量份的颜料混合，得到紫外光固化涂料；
所述UV树脂选自双酚A环氧丙烯酸酯树脂、聚酯丙烯酸树脂、聚氨酯丙烯酸树脂与有机硅树脂中的一种或多种；
所述光引发剂选自芳香酮类光引发剂、α-羟基酮衍生物、苯偶酰、酰基磷氧化物类光引发剂与酰基磷氧化物类衍生物中的一种或多种；
所述单体为丙烯酸类单体和/或改性丙烯酸类单体。
10.一种权利要求1～8任意一项所述的紫外光固化涂料或权利要求9所制备的紫外光固化涂料在木器涂装中的应用。
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