CN106634459A - 一种uv固化静电喷涂涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种UV固化静电喷涂涂料，其原料按重量份数包括：环氧丙烯酸酯55‑75份、含羟基氟碳改性丙烯酸树脂15‑25份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯5‑15份、三丙二醇二丙烯酸酯5‑10份、活性胺1‑5份、导电剂1‑10份、白炭黑1‑4份、钛白粉5‑10份、滑石粉10‑25份、碳酸钙5‑10份、锌粉1‑6份、颜料2‑8份、光引发剂1‑3份、消光剂0.2‑3份、流平剂0.5‑3份、分散剂0.1‑1份、防沉剂0.5‑2份、偶联剂0.1‑0.5份。本发明所述涂料不仅具有固化膜硬度好，耐化学品性能优异，以及柔韧性、耐老化和耐黄性性能优异的优点，而且能实现静电喷涂，降低了施工难度，提高了工作效率。

Description

一种UV固化静电喷涂涂料
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种UV固化静电喷涂涂料。
背景技术
UV就是紫外线(Ultra-Violet Ray)的英文简称。工业用的UV波长以200nm到450nm为其应用范围。用UV来照射“UV照射可硬化的材料”而使它硬化。UV涂料可通过浸涂、淋涂、漆涂、旋涂，甚至真空涂等方法涂布后，再经紫外线光子照射而固化成膜。顾名思义，UV涂料的固化是和UV光的照射分不开的。UV固化涂料起源于70年代的国际涂料市场，是一种全新的绿色技术。利用该技术生产的紫外光固化涂料，简称UV涂料。20世纪末，UV固化涂料开始流行于西方、日本等地，是一种代表时尚的涂料品种。UV固化涂料最早应用于手机、DVD、随身听外壳的表面涂装处理，后来其应用领域现进一步扩展到化妆品、电视机及电脑等家用电器领域。
UV光固化涂料具有不含挥发性有机化合物(VOC)，对环境污染小，固化速度快，节省能源、固化产物性能好、适合于高速自动化生产等优点。而传统涂料易挥发、固化速度慢，不利于环境保护。因此，UV涂料是传统涂料的主要替代品。
就喷涂方法的选择来说，如果UV涂料可以进行静电喷涂，则可以进行一步改善涂膜性能以及且方便对复杂工件进行喷涂。因此，研制一种静电喷涂专用UV涂料正是当前急需解决的主要问题。
发明内容
基于背景技术中存在的问题，本发明提出一种UV固化静电喷涂涂料，所述涂料不仅具有固化膜硬度好，耐化学品性能优异，以及柔韧性、耐老化和耐黄性性能优异的优点，而且能实现静电喷涂，降低了施工难度，提高了工作效率。
一种UV固化静电喷涂涂料，其原料按重量份数包括：环氧丙烯酸酯55-75份、含羟基氟碳改性丙烯酸树脂15-25份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯5-15份、三丙二醇二丙烯酸酯5-10份、活性胺1-5份、导电剂1-10份、白炭黑1-4份、钛白粉5-10份、滑石粉10-25份、碳酸钙5-10份、锌粉1-6份、颜料2-8份、光引发剂1-3份、消光剂0.2-3份、流平剂0.5-3份、分散剂0.1-1份、防沉剂0.5-2份、偶联剂0.1-0.5份。
优选地，所述环氧丙烯酸酯为双酚A型环氧丙烯酸酯。
优选地，所述含羟基氟碳改性丙烯酸树脂是通过将含氟烯烃、烷基乙烯基醚、羟烷基乙烯基醚和丙烯酸类单体共聚得到；优选地，所述含羟基氟碳改性丙烯酸树脂中包含10-30mol％的含氟烯烃、5-15mol％的羟烷基乙烯基醚和30-50mol％的丙烯酸类单体。
优选地，所述导电剂是将碳纳米管活化后与丙烯酸类单体进行原位聚合制成。
优选地，制备所述导电剂的方法包括：将碳纳米管加入重量比为1:0.001-0.005的浓硝酸与磷钼酸的混合酸溶液中，在20-40℃下超声处理1-3h，再在60-80℃水浴中搅拌反应1-3h，冷却至室温，抽滤，用去离子水洗涤至中性，烘干，得到活化碳纳米管；向所述活化碳纳米管中加入甲苯，在氮气保护的条件下加热至60-90℃，加入引发剂后搅拌均匀，加入丙烯酸类单体，保温反应1-3h，抽滤，洗涤，烘干，得到所述导电剂；优选地，所述引发剂为过氧化二苯甲酰、过氧化十二酰、过氧化二乙酰、偶氮二异丁腈中的一种或者多种的组合，所述丙烯酸类单体为甲基丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸中的一种或者多种的组合。
优选地，碳纳米管和丙烯酸类单体的重量配比为1:5-30。
优选地，所述白炭黑为沉淀二氧化硅、气相二氧化硅、超细二氧化硅凝胶、气凝胶中的一种或者多种的组合。
优选地，所述颜料为高耐候金红石型钛白粉、色素槽法炭黑、酞菁蓝、耐晒黄中的一种或者多种的组合。
优选地，所述光引发剂为二苯甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、2，4，6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦中的一种或者多种的组合。
优选地，所述消光剂为蜡改性二氧化硅；所述的流平剂为氟改性聚丙烯酸酯溶液；所述分散剂为聚丙烯酸酯高聚物或聚氨酯高聚物溶液；所述防沉剂为聚酰胺蜡浆或膨润土。
本发明提出的一种UV固化静电喷涂涂料，其通过选择环氧丙烯酸酯和含羟基氟碳改性丙烯酸树脂作为成膜物质，一方面环氧丙烯酸酯在固化成膜中，分子结构中有大量的羟基、酯基、醚基和苯环等基团，在固化过程中活泼的环氧基能与界面金属原子反应形成极为牢固的化学键，增强了涂层与基材的附着力，并使涂层坚硬、柔韧性好；含羟基氟碳改性丙烯酸树脂在提高漆膜的耐候性的同时，可与环氧丙烯酸酯在固化成膜中形成互穿网络结构，增加了漆膜的致密性，提高了漆膜的耐候性及抗腐蚀性；此外，为了使得本发明所述粉末涂料适应于静电喷涂，在所述涂料中加入改性碳纳米管作为导电剂，其中改性碳纳米管采用高分包覆碳纳米管形成，由此大大提高了碳纳米管的分散稳定性以及与成膜树脂的相溶性，有利于发挥碳纳米管阵列的导电性能的同时，确保产品满足静电喷涂的要求下尽可能的降低碳管的使用量，以提高产品的颜料装饰性能与降低生产成本，同时丙烯酸树脂改性后的碳纳米管，可以进一步提高涂料的力学性能，并提高了涂层在室外的抗紫外线能力，大大改善涂层的耐老化、耐涂层变色能力；白炭黑、钛白粉、滑石粉等作为补强材料，可显著改善涂膜的力学性能；颜料中使用的金红石型钛白粉等吸收紫外线的波谷达到85％以上，保护了高分子材料中的C-H键，从而提高了漆膜的耐候性，延迟漆膜粉化变色；消光剂和流平剂能够极大程度的降低涂料体系的表面张力，增进基材润湿性、防止缩孔，同时增进涂层表面的滑爽性和光泽；分散剂、防沉剂则是涂膜的光滑平整度得到改善。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：
实施例1
一种UV固化静电喷涂涂料，其原料按重量份数包括：环氧丙烯酸酯55份、含羟基氟碳改性丙烯酸树脂25份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯5份、三丙二醇二丙烯酸酯10份、活性胺1份、导电剂10份、沉淀二氧化硅1份、钛白粉10份、滑石粉10份、碳酸钙10份、锌粉1份、色素槽法炭黑8份、二苯甲酮1份、蜡改性二氧化硅3份、氟改性聚丙烯酸酯溶液0.5份、聚丙烯酸酯高聚物溶液1份、聚酰胺蜡浆0.5份、偶联剂0.5份。
实施例2
一种UV固化静电喷涂涂料，其原料按重量份数包括：双酚A型环氧丙烯酸酯75份、含羟基氟碳改性丙烯酸树脂15份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯15份、三丙二醇二丙烯酸酯5份、活性胺5份、导电剂1份、气相二氧化硅4份、钛白粉5份、滑石粉25份、碳酸钙5份、锌粉6份、酞菁蓝2份、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮3份、蜡改性二氧化硅0.2份、氟改性聚丙烯酸酯溶液3份、聚氨酯高聚物溶液0.1份、膨润土2份、偶联剂0.1份；
所述含羟基氟碳改性丙烯酸树脂是通过将含氟烯烃、烷基乙烯基醚、羟烷基乙烯基醚和丙烯酸类单体共聚得到，其中所述含羟基氟碳改性丙烯酸树脂中包含10mol％的含氟烯烃、15mol％的羟烷基乙烯基醚和30mol％的丙烯酸类单体；
所述导电剂是将碳纳米管活化后与丙烯酸类单体进行原位聚合制成，其制备方法包括：将碳纳米管加入重量比为1:0.001的浓硝酸与磷钼酸的混合酸溶液中，在40℃下超声处理1h，再在80℃水浴中搅拌反应1h，冷却至室温，抽滤，用去离子水洗涤至中性，烘干，得到活化碳纳米管；向所述活化碳纳米管中加入甲苯，在氮气保护的条件下加热至90℃，加入过氧化二苯甲酰后搅拌均匀，加入甲基丙烯酸酯，保温反应1h，抽滤，洗涤，烘干，得到所述导电剂，其中碳纳米管和丙烯酸类单体的重量配比为1:5。
实施例3
一种UV固化静电喷涂涂料，其原料按重量份数包括：双酚A型环氧丙烯酸酯65份、含羟基氟碳改性丙烯酸树脂20份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯10份、三丙二醇二丙烯酸酯7份、活性胺3份、导电剂5份、白炭黑2份、钛白粉7份、滑石粉17份、碳酸钙7份、锌粉3份、颜料5份、1-羟基环己基苯基甲酮2份、蜡改性二氧化硅1.6份、氟改性聚丙烯酸酯溶液1.7份、聚丙烯酸酯高聚物溶液0.5份、聚酰胺蜡浆1.2份、偶联剂0.3份；
所述含羟基氟碳改性丙烯酸树脂是通过将含氟烯烃、烷基乙烯基醚、羟烷基乙烯基醚和丙烯酸类单体共聚得到，其中所述含羟基氟碳改性丙烯酸树脂中包含30mol％的含氟烯烃、5mol％的羟烷基乙烯基醚和50mol％的丙烯酸类单体；
所述导电剂是将碳纳米管活化后与丙烯酸类单体进行原位聚合制成，其制备方法包括：将碳纳米管加入重量比为1:0.005的浓硝酸与磷钼酸的混合酸溶液中，在20℃下超声处理3h，再在60℃水浴中搅拌反应3h，冷却至室温，抽滤，用去离子水洗涤至中性，烘干，得到活化碳纳米管；向所述活化碳纳米管中加入甲苯，在氮气保护的条件下加热至60℃，加入过氧化十二酰后搅拌均匀，加入甲基丙烯酸酯和丙烯酸，保温反应3h，抽滤，洗涤，烘干，得到所述导电剂，其中碳纳米管和丙烯酸类单体的重量配比为1:30；
所述白炭黑为超细二氧化硅凝胶和气凝胶；所述颜料为高耐候金红石型钛白粉和耐晒黄。
实施例4
一种UV固化静电喷涂涂料，其原料按重量份数包括：双酚A型环氧丙烯酸酯60份、含羟基氟碳改性丙烯酸树脂22份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯8份、三丙二醇二丙烯酸酯8份、活性胺2份、导电剂6份、白炭黑3份、钛白粉8份、滑石粉18份、碳酸钙8份、锌粉4份、颜料6份、2，4，6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦1.5份、蜡改性二氧化硅1份、氟改性聚丙烯酸酯溶液1份、聚氨酯高聚物溶液0.6份、膨润土1份、偶联剂0.4份；
所述含羟基氟碳改性丙烯酸树脂是通过将含氟烯烃、烷基乙烯基醚、羟烷基乙烯基醚和丙烯酸类单体共聚得到，其中所述含羟基氟碳改性丙烯酸树脂中包含20mol％的含氟烯烃、10mol％的羟烷基乙烯基醚和40mol％的丙烯酸类单体；
所述导电剂是将碳纳米管活化后与丙烯酸类单体进行原位聚合制成，其制备方法包括：将碳纳米管加入重量比为1:0.003的浓硝酸与磷钼酸的混合酸溶液中，在30℃下超声处理2h，再在70℃水浴中搅拌反应2h，冷却至室温，抽滤，用去离子水洗涤至中性，烘干，得到活化碳纳米管；向所述活化碳纳米管中加入甲苯，在氮气保护的条件下加热至75℃，加入偶氮二异丁腈后搅拌均匀，加入甲基丙烯酸酯和甲基丙烯酸，保温反应2h，抽滤，洗涤，烘干，得到所述导电剂，碳纳米管和丙烯酸类单体的重量配比为1:18；
所述白炭黑为沉淀二氧化硅、气相二氧化硅和气凝胶；所述颜料为高耐候金红石型钛白粉和色素槽法炭黑。
将实施例1-4中的涂料以静电喷涂的方式喷涂在经除油除锈的样板上，进行如下性能测试，性能测试结果如下表所示。
本发明提出的一种UV固化静电喷涂涂料，其通过选择环氧丙烯酸酯和含羟基氟碳改性丙烯酸树脂作为成膜物质，一方面环氧丙烯酸酯在固化成膜中，分子结构中有大量的羟基、酯基、醚基和苯环等基团，在固化过程中活泼的环氧基能与界面金属原子反应形成极为牢固的化学键，增强了涂层与基材的附着力，并使涂层坚硬、柔韧性好；含羟基氟碳改性丙烯酸树脂在提高漆膜的耐候性的同时，可与环氧丙烯酸酯在固化成膜中形成互穿网络结构，增加了漆膜的致密性，提高了漆膜的耐候性及抗腐蚀性；此外，为了使得本发明所述粉末涂料适应于静电喷涂，在所述涂料中加入改性碳纳米管作为导电剂，其中改性碳纳米管采用高分包覆碳纳米管形成，由此大大提高了碳纳米管的分散稳定性以及与成膜树脂的相溶性，有利于发挥碳纳米管阵列的导电性能的同时，确保产品满足静电喷涂的要求下尽可能的降低碳管的使用量，以提高产品的颜料装饰性能与降低生产成本，同时丙烯酸树脂改性后的碳纳米管，可以进一步提高涂料的力学性能，并提高了涂层在室外的抗紫外线能力，大大改善涂层的耐老化、耐涂层变色能力；白炭黑、钛白粉、滑石粉等作为补强材料，可显著改善涂膜的力学性能；颜料中使用的金红石型钛白粉等吸收紫外线的波谷达到85％以上，保护了高分子材料中的C-H键，从而提高了漆膜的耐候性，延迟漆膜粉化变色；消光剂和流平剂能够极大程度的降低涂料体系的表面张力，增进基材润湿性、防止缩孔，同时增进涂层表面的滑爽性和光泽；分散剂、防沉剂则是涂膜的光滑平整度得到改善。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种UV固化静电喷涂涂料，其特征在于，其原料按重量份数包括：环氧丙烯酸酯55-75份、含羟基氟碳改性丙烯酸树脂15-25份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯5-15份、三丙二醇二丙烯酸酯5-10份、活性胺1-5份、导电剂1-10份、白炭黑1-4份、钛白粉5-10份、滑石粉10-25份、碳酸钙5-10份、锌粉1-6份、颜料2-8份、光引发剂1-3份、消光剂0.2-3份、流平剂0.5-3份、分散剂0.1-1份、防沉剂0.5-2份、偶联剂0.1-0.5份。
2.根据权利要求1所述的UV固化静电喷涂涂料，其特征在于，所述环氧丙烯酸酯为双酚A型环氧丙烯酸酯。
3.根据权利要求1或2所述的UV固化静电喷涂涂料，其特征在于，所述含羟基氟碳改性丙烯酸树脂是通过将含氟烯烃、烷基乙烯基醚、羟烷基乙烯基醚和丙烯酸类单体共聚得到；优选地，所述含羟基氟碳改性丙烯酸树脂中包含10-30mol％的含氟烯烃、5-15mol％的羟烷基乙烯基醚和30-50mol％的丙烯酸类单体。
4.根据权利要求1-3任一项所述的UV固化静电喷涂涂料，其特征在于，所述导电剂是将碳纳米管活化后与丙烯酸类单体进行原位聚合制成。
5.根据权利要求4所述的UV固化静电喷涂涂料，其特征在于，制备所述导电剂的方法包括：将碳纳米管加入重量比为1:0.001-0.005的浓硝酸与磷钼酸的混合酸溶液中，在20-40℃下超声处理1-3h，再在60-80℃水浴中搅拌反应1-3h，冷却至室温，抽滤，用去离子水洗涤至中性，烘干，得到活化碳纳米管；向所述活化碳纳米管中加入甲苯，在氮气保护的条件下加热至60-90℃，加入引发剂后搅拌均匀，加入丙烯酸类单体，保温反应1-3h，抽滤，洗涤，烘干，得到所述导电剂；优选地，所述引发剂为过氧化二苯甲酰、过氧化十二酰、过氧化二乙酰、偶氮二异丁腈中的一种或者多种的组合，所述丙烯酸类单体为甲基丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸中的一种或者多种的组合。
6.根据权利要求5所述的UV固化静电喷涂涂料，其特征在于，碳纳米管和丙烯酸类单体的重量配比为1:5-30。
7.根据权利要求1-6任一项所述的UV固化静电喷涂涂料，其特征在于，所述白炭黑为沉淀二氧化硅、气相二氧化硅、超细二氧化硅凝胶、气凝胶中的一种或者多种的组合。
8.根据权利要求1-7任一项所述的UV固化静电喷涂涂料，其特征在于，所述颜料为高耐候金红石型钛白粉、色素槽法炭黑、酞菁蓝、耐晒黄中的一种或者多种的组合。
9.根据权利要求1-8任一项所述的UV固化静电喷涂涂料，其特征在于，所述光引发剂为二苯甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、2，4，6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦中的一种或者多种的组合。
10.根据权利要求1-9任一项所述的UV固化静电喷涂涂料，其特征在于，所述消光剂为蜡改性二氧化硅；所述的流平剂为氟改性聚丙烯酸酯溶液；所述分散剂为聚丙烯酸酯高聚物或聚氨酯高聚物溶液；所述防沉剂为聚酰胺蜡浆或膨润土。
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