CN106752737B - 一种pvc地板用紫外光固化涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种PVC地板用紫外光固化涂料，按重量份数计，包括下列组分：预聚物0‑40份、含氟树脂0‑15份、活性稀释剂15‑25份、光引发剂1‑10份、填料15‑30份、润湿分散剂1‑5份、消泡剂1‑5份。本发明的PVC地板用紫外光固化涂料固化速度快、通透性好、耐划伤性和耐污性优异。通过添加耐磨填料，使得涂料体系具备出色的耐磨性能，显著提高了PVC地板的耐磨性能，所用耐磨填料为陶瓷粉、氧化铝、碳酸钙、硅微粉、刚玉、金刚石、玻璃微粉、高分子蜡中的一种或多种。本发明中还会添加一些氟硅树脂，以显著降低涂料的表面张力，可显著提高体系的耐污性能。本发明的助剂能显著提高涂料体系的分散性与流平性能，并且能显著减低涂料的气泡，固化后可获得性能优异的涂层。

Description

一种PVC地板用紫外光固化涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种紫外光固化涂料，特别涉及一种PVC地板用紫外光固化涂料及其制备方法。

背景技术

PVC塑料地板是木材、大理石、花岗岩等传统材料的替代产品，具有防水、防滑、阻燃、质轻、铺设简单等传统材料无法比拟的优点。但PVC本身耐磨性较差，从而导致地板不耐磨、易脏。UV涂层可以大大改善其耐磨性和耐污性，提高其品质。目前，UV固化涂料已经成为较为成熟的技术，特别是随着人们环保意识的提高，生产和研究人员更加注意UV固化涂料的开发和应用。UV固化涂料完全符合“4E”原则，一般其固化能耗为热固化的1/5，而且UV固化涂料含挥发性组分极少，污染小。

CN 103396723 A发明了一种耐磨UV光固化木器漆涂料组合物。

CN 103805050 A发明了一种耐磨UV光固化涂料及其制备方法。

CN 104910800 A发明了一种耐磨光固化UV涂料。

漆膜的耐磨性与抗污性虽然在理论上有明显区别，但都是固化后漆膜性能的综合体现。就提高耐磨性而言，目前主要从以下几个方面来实现：

选用耐磨性、耐擦伤性较强的主体树脂；

有利的光固化工艺(高的光强、惰性气氛)；

有助于克服表面氧阻聚的助剂(活性胺)；

添加耐磨无机填料(二氧化硅粉、氧化铝粉末、纳米无机填料等)；

添加助剂(偶联剂、硬质蜡、含氟表面活性剂、改性聚硅氧烷助剂等)。

在调制UV地板涂料时，选用什么样的主体树脂是首先需要考虑的问题之一，除了成本、固化速率、硬度等比较基本的因素外，各种树脂所具有的耐磨性如何是大家不得不考虑的问题。以单纯的环氧丙烯酸酯或聚氨酯丙烯酸酯作主体树脂时，不易获得较高的耐磨性，而这两种树脂正好是诸多性能相反的代表，前者以交联速率快、硬度高、脆性大而出众；后者以反应速率慢、柔韧、富有弹性而出色。在应用中需要根据具体情况选择合适的树脂体系。光固化涂料是基于一般的有机树脂，如不考虑纳米填充等特殊手段，固化膜整体过高的硬度意味着玻璃化转变温度较高，表明交联度过高或交联网络内缺少足够长的柔性链段，容易导致脆性增加，在外力剪切摩擦下，容易造成应力集中，应力无法通过周围结构传递分散，膜层受力点发生脆性崩脱。相反，如果一味追求固化膜的柔软性，忽视交联密度，容易导致交联网络本身的力学强度不够，在外力磨擦剪切下，可能将稀疏的交联网络拉断，耐磨性同样不佳。从辩证的角度考虑，固化膜最好存在硬度与柔韧性的良好平衡，通常可理解为高交联密度与高柔韧性的平衡。

固化工艺与光引发剂体系同样对漆膜的硬度有着显著的影响，进而影响其耐磨性。内在的因素除了树脂、单体本身的反应活性外，光引发剂的活性特征、活性胺等因素对漆膜固化，尤其是对表面固化性能产生影响。外在条件主要包括有效光强、辐照时间及固化气氛等。漆膜曝光不足，表面固化不彻底，硬度较低，表面缺陷较多，进而影响耐磨性能。

添加耐磨无机填料是提高光固化地板涂料耐磨性的主要手段之一，经常使用的填料包括滑石粉、碳酸钙、陶瓷粉、玻璃微粉、碳化硅(灰白)、二氧化硅以及氧化铝粉末等等。因为无机粒子和有机树脂是性能截然不同的两相，要想充分发挥无机填料在涂料中的补强、耐磨效果，需要解决的基本问题包括：无机粒子的润湿渗透、分散稳定、粒子与漆膜基体的牢固结合，这三个问题侧重面不同，但又紧密关联。

有机涂层的耐污性能在忽略外部因素的影响下，主要与涂层的表面能及表面特性有关。表面能越小，耐沾污性愈佳，因为一般来说污染物都是由水所带来的油污，积少成多所形成，只要水滴不容易附着，相对来说污垢也较不易形成。表面结构：使涂层表面形成微观粗糙结构，通过增加污染源与涂层的接触角，使油污不易黏附于涂层表面。

接触角(contact angle)是指在气、液、固三相交点处所作的气-液界面的切线穿过液体与固-液交界线之间的夹角θ，是润湿程度的量度。润湿过程与体系的界面张力有关。一滴液体落在水平固体表面上，当达到平衡时，形成的接触角与各界面张力之间符合下面的杨氏公式(Young Equation)：

液体与固体的接触角为θ，若θ<90°，则固体表面是亲水性的，即液体较易润湿固体，其角越小，表示润湿性越好；若θ>90°，则固体表面是疏水性的，即液体不容易润湿固体，容易在表面上移动。

由它可以预测如下几种润湿情况：

θ＝0，完全润湿；

θ﹤90°，部分润湿或润湿；

θ＝90°，是润湿与否的分界线；

θ﹥90°，不润湿；

θ＝180°，完全不润湿。

另外一种耐污的实现方法是通过提高漆膜表面的交联密度，使污渍无法穿过漆膜表面，进而达到耐污的目的，但是增大交联密度的同时也会影响漆膜的柔韧性，因此需要找到一个平衡点以兼顾柔韧性和耐污性。

目前开发的UV涂料形式各样，但是专门针对PVC基材的较少，而且各种类型的UV涂料不同程度上存在着一些问题，例如UV涂料经光固化后出现收缩较大，附着力差，柔韧性差等问题。此外，现有的UV涂料为了提高耐磨性能，往往加入一些无机填料，有些填料选择不当往往导致耐磨性能不是很理想，如涂料体系出现团聚，长时间存放分层等问题。另外，现有的一些UV涂料在耐污性能上还有一些缺陷，如耐污性好的涂层其与地板的附着力不好以及柔韧性降低等问题。这一系列问题都需要有针对性的进行改善，以更好的满足PVC地板表面涂层的需要。

发明内容

目前随着人们生活水平的提高与科技的进步，人们对产品外观的要求也越来越高，PVC地板作为和人们生活密切相关的产品，人们对其耐磨和耐污性能有着苛刻的要求，但是目前的PVC地板用UV光固化涂料并不能很好的满足耐磨和耐污的要求。本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的UV光固化涂料在耐磨和耐污的缺陷，提供一种PVC地板用光固化涂料。在耐磨功能实现上，通过多种树脂的选取实现漆膜的韧性与耐磨性的平衡，同时保证与PVC基材优异的附着力。进一步通过选取合适的无机填料并配合蜡助剂以提高漆膜的耐磨性能。在耐污功能实现上，选取了一种特殊的氟改性丙烯酸树脂，以显著的降低涂层的表面张力，同时通过选取高官能度的稀释剂，并确定合适的添加量，在不影响涂层柔韧性的同时提高漆膜交联密度，进一步提高抗污能力。

为解决以上技术问题，本发明采取如下技术方案。

本发明的第一方面提供一种PVC地板用紫外光固化涂料，按重量份数计，包括下列组分：

在一些实施方式中，所述填料选自陶瓷粉、氧化铝、碳酸钙、硅微粉、刚玉、金刚石、玻璃微粉、高分子蜡中的一种或多种。

在一些实施方式中，所述填料为氧化铝、玻璃微粉、高分子蜡的混合物，其中，氧化铝的粒径为5-10μm，玻璃微粉的粒径为1-3μm，高分子蜡的粒径为5-10μm。

在一些实施方式中，所述的预聚物为改性环氧丙烯酸酯和聚氨酯丙烯酸酯。

在一些实施方式中，所述的改性环氧丙烯酸酯选自芳香族改性环氧丙烯酸酯、改性双酚A环氧丙烯酸酯、酚醛改性环氧丙烯酸酯、改性六官能环氧丙烯酸酯中的一种或多种。

在一些实施方式中，所述的聚氨酯丙烯酸酯选自改性聚酯丙烯酸酯、脂肪族改性聚酯丙烯酸酯、脂肪族聚氨酯二丙烯酸酯、溶剂型改性聚氨酯丙烯酸酯中的一种或多种。

在一些实施方式中，所述的含氟树脂选自氟硅改性丙烯酸酯、PTFE、PVDF中的一种或多种。

在一些实施方式中，所述的活性稀释剂选自单官能团丙烯酸酯、双官能团丙烯酸酯、三官能团丙烯酸酯中的一种或多种。

在一些实施方式中，所述的光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮和/或1-羟基-环己基苯酮。

在一些实施方式中，所述的润湿分散剂选自Efka 4310、Efka PX 4731、DispexUltra PX 4575中的一种或多种。

在一些实施方式中，所述的消泡剂选自Foamaster MO 2111 AC、FoamStar SI2293、Efka PB 2750、Efka PB 2001、Efka PB 2018中的一种或多种。

在一些实施方式中，所述的PVC地板用紫外光固化涂料，按重量份数计，包括如下组分：

本发明的第二方面提供一种如上所述的PVC地板用紫外光固化涂料的制备方法，包括如下步骤：按重量份数加入预聚物、活性稀释剂、填料，在慢速搅拌状态下依次加入含氟树脂、光引发剂、润湿分散剂、消泡剂，然后在温度50-60℃，转速60-120转/分下搅拌20-30min，即得。

所述慢速搅拌是指转速小于60转/分。

本发明的PVC地板用紫外光固化涂料固化速度快、通透性好、耐划伤性和耐污性优异。通过添加耐磨填料，使得涂料体系具备出色的耐磨性能，显著提高了PVC地板的耐磨性能，所用耐磨填料为陶瓷粉、氧化铝、碳酸钙、硅微粉、刚玉、金刚石、玻璃微粉、高分子蜡中的一种或多种，氧化铝的粒径为5-10μm,玻璃微粉的粒径为1-3μm，高分子蜡的粒径为5-10μm，填料在体系中分散良好，无沉降和团聚现象。本发明中还会添加一些氟硅树脂，以显著降低涂料的表面张力，可显著提高体系的耐污性能。本发明的助剂能显著提高涂料体系的分散性与流平性能，并且能显著减低涂料的气泡，固化后可获得性能优异的涂层。

由于上述技术方案运用，本发明制得的PVC地板用光固化涂料可以取得如下效果：

值得指出的是，固化后的涂层，其耐磨等级为T级耐磨，按照EN429对其进行耐污实验，得到的耐污测试结果为0污染。此外，该涂层与PVC地板的附着力为5B，附着力优异，特备适用于PVC地板的表面保护。

具体实施方式

下面结合具体实施案例对本发明进行详细说明。以下实施案例将有助于人们进一步理解本发明。

实施例1.

一种PVC地板用紫外光固化耐磨涂料，按重量份数计，包括下列组分：

涂料的制备方法如下：按重量份数加入预聚物、活性稀释剂、填料(先加液体再加固体)，在慢速搅拌状态下依次加入含氟树脂、光引发剂、润湿分散剂、消泡剂，然后在温度55℃，转速80转/分下搅拌25min，即得。

实施例2.

一种PVC地板用紫外光固化耐磨涂料，按重量份数计，包括下列组分：

涂料的制备方法如下：按重量份数加入预聚物、活性稀释剂、填料(先加液体再加固体)，在慢速搅拌状态下依次加入含氟树脂、光引发剂、润湿分散剂、消泡剂，然后在温度50℃，转速60转/分下搅拌30min，即得。

实施例3.

一种PVC地板用紫外光固化耐磨涂料，按重量份数计，包括下列组分：

涂料的制备方法如下：按重量份数加入预聚物、活性稀释剂、填料(先加液体再加固体)，在慢速搅拌状态下依次加入含氟树脂、光引发剂、润湿分散剂、消泡剂，然后在温度60℃，转速120转/分下搅拌20min，即得。

实施例4.

一种PVC地板用紫外光固化耐磨涂料，按重量份数计，包括下列组分：

涂料的制备方法如下：按重量份数加入预聚物、活性稀释剂、填料(先加液体再加固体)，在慢速搅拌状态下依次加入含氟树脂、光引发剂、润湿分散剂、消泡剂，然后在温度55℃，转速70转/分下搅拌30min，即得。

实施例5.

一种PVC地板用紫外光固化耐磨涂料，按重量份数计，包括下列组分：

涂料的制备方法如下：按重量份数加入预聚物、活性稀释剂、填料(先加液体再加固体)，在慢速搅拌状态下依次加入含氟树脂、光引发剂、润湿分散剂、消泡剂，然后在温度60℃，转速90转/分下搅拌20min，即得。

各实施例的主要性能指标如下：

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 (2)

1.一种PVC地板用紫外光固化涂料，按重量份数计，包括如下组分：

所述的活性稀释剂选自双官能团丙烯酸酯、三官能团丙烯酸酯中的一种或多种；

所述的氧化铝的粒径为5-10μm；

所述的高分子蜡的粒径为5-10μm。

2.根据权利要求1所述的PVC地板用紫外光固化涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：按重量份数加入酚醛改性环氧丙烯酸酯、脂肪族聚氨酯二丙烯酸酯、活性稀释剂、氧化铝、高分子蜡，在慢速搅拌状态下依次加入氟硅改性丙烯酸酯、PVDF、1-羟基-环己基苯酮、分散剂Dispex Ultra PX 4575、消泡剂Efka PB 2750，然后在温度50-60℃，转速60-120转/分下搅拌20-30min，即得。