CN105949843B

CN105949843B - 一种耐黄变紫外光固化漆

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Publication number: CN105949843B
Application number: CN201610315573.2A
Authority: CN
Inventors: 龙明杰
Original assignee: Guangzhou Jiajie Environmental Protection Material Co Ltd
Current assignee: Guangzhou Jiajie environmental protection material Co., Ltd.
Priority date: 2016-05-13
Filing date: 2016-05-13
Publication date: 2018-02-02
Anticipated expiration: 2036-05-13
Also published as: CN105949843A

Abstract

本发明涉及涂料领域，具体涉及一种耐黄变紫外光固化漆。一种耐黄变紫外光固化漆，由如下重量份数的组分组成：高羟基值醇酸树脂15~28份；胺改性脂肪酸聚酯丙烯酸酯20~33份；单体15~40份；光引发剂2~4份；稀释剂20~50份；紫外吸收剂0.5~1.3份；功能助剂0.5~1.5份。本发明的紫外光固化漆采用新型的紫外吸收剂，并且充分利用引发剂、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、木器家具当中。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，一般采用添加紫外吸收剂来改善耐黄变性，但是现有的紫外吸收剂效果一般，而且还会使得涂料的附着力变差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是通过添加新型紫外吸收剂，具有良好附着力和耐黄变性的紫外光固化漆。

本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：

一种耐黄变紫外光固化漆，由如下重量份数的组分组成：

高羟基值醇酸树脂15~28份；胺改性脂肪酸聚酯丙烯酸酯20~33份；单体15~40份；光引发剂2~4份；稀释剂20~50份；紫外吸收剂0.5~1.3份；功能助剂0.5~1.5份；其中，所述紫外吸收剂化学式为C₁₆H₆N₂O₈Zn₂；其中，C₁₆H₆N₂O₈为3,3',5,5'-偶氮苯四羧酸根。

进一步的，所述紫外吸收剂为三斜晶系，P-1空间群，晶胞参数为a=11.335(9) Å，b=7.853(2) Å，c=17.176(2) Å，α=75.292(3) º，β=80.331(2) º，γ=83.713(5) º，V=1528.91(1) Å³。

进一步的，所述高羟基值醇酸树脂的羟基值为130~145 mgKOH/g。采用的高羟基值醇酸树脂含有大量的羟基；而本发明采用的紫外吸收剂也是通过Zn与羧酸根配位，高羟基的树脂有利于该紫外吸收剂在体系中的分散，有利于发挥其作用；为了解决涂层附着力差的问题，采用另一种胺改性脂肪酸聚酯丙烯酸酯与醇酸树脂复配，其优选采用威来惠的NeoRad P-90。

进一步的，所述单体为烷氧化壬基苯酚丙烯酸酯和季戊四醇四丙烯酸酯的混合物。本发明为了解决高羟基值醇酸树脂和胺改性脂肪酸聚酯丙烯酸酯相容性的问题，单体采用烷氧化壬基苯酚丙烯酸酯和季戊四醇四丙烯酸酯的混合物，使得两种主体树脂的相容性更好，涂层对各种基材具有更好的附着力。

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，4-二甲氨基-苯甲酸乙酯的混合物。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。

更进一步的，该耐黄变紫外光固化漆由如下重量份数的组分组成：

高羟基值醇酸树脂15~28份；胺改性脂肪酸聚酯丙烯酸酯20~33份；烷氧化壬基苯酚丙烯酸酯5~18份；季戊四醇四丙烯酸酯12~19份；2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮1~2份；4-二甲氨基-苯甲酸乙酯0.5~1.5份；稀释剂20~50份；紫外吸收剂0.5~1.3份；功能助剂0.5~1.5份。

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）在本发明中采用新型的紫外吸收剂，并且采用相应能使其分散性好的树脂，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体能够进一步提高主体树脂相容性，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。

本发明采用的紫外吸收剂按照如下方法合成：

将0.1mmol 3,3',5,5'-偶氮苯四羧酸和0.2mmol硝酸锌溶于5mL水和10mL二甲基甲酰胺的混合溶剂当中，用氨水将其pH调节为8，在室温下搅拌形成混合液A，然后将所述混合液A在40℃下静置72小时得到混合液B，随后将混合液B转移到聚四氟乙烯高压反应釜中，将其放在170℃烘箱中反应60小时，之后以5℃/小时降至室温过滤得到所述紫外吸收剂，产率为73.3%。

其中，所述3,3',5,5'-偶氮苯四羧酸英文为3,3',5,5'-azobenzenetetracarboxylic acid，结构式如下所示：

然后将所得的紫外吸收剂进行单晶表征。

该化合物的X射线衍射数据是在Bruker Smart Apex CCD面探衍射仪上，用MoK_α辐射(λ = 0.71073 Å)，以ω扫描方式收集并进行Lp因子校正，吸收校正使用SADABS程序。用直接法解结构，然后用差值傅立叶法求出全部非氢原子坐标，并用理论加氢法得到氢原子位置(C−H 1.083 Å)，用最小二乘法对结构进行修正。计算工作在PC机上用SHELXTL程序包完成。

经测试解析可知，该紫外吸收剂化学式为C₁₆H₆N₂O₈Zn₂；其中，C₁₆H₆N₂O₈为3,3',5,5'-偶氮苯四羧酸根，所述紫外吸收剂为三斜晶系，P-1空间群，晶胞参数为a=11.335(9) Å，b=7.853(2) Å，c=17.176(2) Å，α=75.292(3) º，β=80.331(2) º，γ=83.713(5) º，V=1528.91(1) Å³，Z=2。

3,3',5,5'-偶氮苯四羧酸上的氮氮双键可以有效吸收紫外线，而且当3,3',5,5'-偶氮苯四羧酸脱去4个质子与锌配位形成配合物后化学结构更加稳定，使其作为涂料的紫外吸收剂时具有更好吸收效率，能够有效增强涂料的耐黄变性。

另外，如无特别说明，本发明的高羟基值醇酸树脂的羟基值为130~145 mgKOH/g。

另外，如无特别说明，以下实施例均采用上述合成方法所得的紫外吸收剂。

实施例1

一种纳米改性耐黄变紫外光固化漆，按重量份数计：

高羟基值醇酸树脂20份；胺改性脂肪酸聚酯丙烯酸酯25份；烷氧化壬基苯酚丙烯酸酯13份；季戊四醇四丙烯酸酯15份；2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮1.5份；4-二甲氨基-苯甲酸乙酯1份；醋酸乙酯35份；紫外吸收剂1份；BYK354 1%；BYK141 1%。

实施例2

一种纳米改性耐黄变紫外光固化漆，按重量份数计：

高羟基值醇酸树脂26.5份；胺改性脂肪酸聚酯丙烯酸酯20份；烷氧化壬基苯酚丙烯酸酯6份；季戊四醇四丙烯酸酯18.6份；2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮1份；4-二甲氨基-苯甲酸乙酯1.5份；醋酸丁酯22.5份；紫外吸收剂1.2份；BYK354 1%；BYK141 1%。

实施例3

一种纳米改性耐黄变紫外光固化漆，按重量份数计：

高羟基值醇酸树脂15.3份；胺改性脂肪酸聚酯丙烯酸酯33份；烷氧化壬基苯酚丙烯酸酯17份；季戊四醇四丙烯酸酯12份；2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮1份；4-二甲氨基-苯甲酸乙酯1份；异丁醇40份；紫外吸收剂0.5份；BYK354 1%；BYK141 1%。

对比例1

一种纳米改性耐黄变紫外光固化漆，按重量份数计：

高羟基值醇酸树脂20份；胺改性脂肪酸聚酯丙烯酸酯25份；烷氧化壬基苯酚丙烯酸酯13份；季戊四醇四丙烯酸酯15份；2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮1.5份；4-二甲氨基-苯甲酸乙酯1份；醋酸乙酯35份；2,4-二羟基二苯甲酮1份；BYK354 1%；BYK141 1%。本对比例采用市面常用的2,4-二羟基二苯甲酮代替本发明的紫外吸收剂。

对比例2

一种纳米改性耐黄变紫外光固化漆，按重量份数计：

醇酸树脂20份；胺改性脂肪酸聚酯丙烯酸酯25份；烷氧化壬基苯酚丙烯酸酯13份；季戊四醇四丙烯酸酯15份；2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮1.5份；4-二甲氨基-苯甲酸乙酯1份；醋酸乙酯35份；紫外吸收剂1份；BYK354 1%；BYK141 1%。本对比例中醇酸树脂的羟基值为40 mgKOH/g。

对比例3

一种纳米改性耐黄变紫外光固化漆，按重量份数计：

高羟基值醇酸树脂20份；胺改性脂肪酸聚酯丙烯酸酯25份；烷氧化壬基苯酚丙烯酸酯13份；己二醇二丙烯酸酯15份；2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮1.5份；4-二甲氨基-苯甲酸乙酯1份；醋酸乙酯35份；紫外吸收剂1份；BYK354 1%；BYK141 1%。

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

从以上实施例和对比例的数据可知，本发明采用新型的紫外吸收剂，并且充分利用树脂、单体之间的协同作用，使得涂层具有良好的附着力和耐黄变性。

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

1.一种耐黄变紫外光固化漆，其特征在于由如下重量份数的组分组成：

高羟基值醇酸树脂15~28份；

胺改性脂肪酸聚酯丙烯酸酯20~33份；

单体15~40份；

光引发剂2~4份；

稀释剂20~50份；

紫外吸收剂0.5~1.3份；

功能助剂0.5~1.5份；

其中，所述紫外吸收剂化学式为C₁₆H₆N₂O₈Zn₂；其中，C₁₆H₆N₂O₈为3,3',5,5'-偶氮苯四羧酸根；所述紫外吸收剂为三斜晶系，P-1空间群，晶胞参数为a=11.335(9) Å，b=7.853(2) Å，c=17.176(2) Å，α=75.292(3) º，β=80.331(2) º，γ=83.713(5) º，V=1528.91(1) Å³；

所述紫外吸收剂按照如下方法合成：

将0.1mmol3,3',5,5'-偶氮苯四羧酸和0.2mmol硝酸锌溶于5mL水和10mL二甲基甲酰胺的混合溶剂当中，用氨水将其pH调节为8，在室温下搅拌形成混合液A，然后将所述混合液A在40℃下静置72小时得到混合液B，随后将混合液B转移到聚四氟乙烯高压反应釜中，将其放在170℃烘箱中反应60小时，之后以5℃/小时降至室温过滤得到所述紫外吸收剂；

所述高羟基值醇酸树脂的羟基值为130~145 mgKOH/g；

所述单体为烷氧化壬基苯酚丙烯酸酯和季戊四醇四丙烯酸酯的混合物；

所述光引发剂为 2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮，4-二甲氨基-苯甲酸乙酯的混合物；

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。

2.根据权利要求1所述的一种耐黄变紫外光固化漆，其特征在于所述功能助剂流平剂，消泡剂中的至少一种。

3.根据权利要求1~2任意项所述的一种耐黄变紫外光固化漆，其特征在于，由如下重量份数的组分组成：

高羟基值醇酸树脂15~28份；

胺改性脂肪酸聚酯丙烯酸酯20~33份；

烷氧化壬基苯酚丙烯酸酯5~18份；

季戊四醇四丙烯酸酯12~19份；

2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮1~2份；

4-二甲氨基-苯甲酸乙酯0.5~1.5份；

稀释剂20~50份；

紫外吸收剂0.5~1.3份；

功能助剂0.5~1.5份。