CN106905731B - 多波段高效固化金属印铁专用焊缝油、其制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多波段高效固化金属印铁专用焊缝油，其由UV树脂，UV单体，流平剂、消泡剂和光引发剂等组成。本发明还公开了所述焊缝油的制备方法和应用。本发明提供的多波段高效固化金属印铁专用焊缝油为无溶剂型焊缝油，安全环保，成本低，能够在多波段的紫外光照射下高效固化，能耗低，加工性好，生产效率高，配套设备占地面积小，且其在固化成膜后，与金属印铁等基材之间有强附着力，并还具有优异耐磨性、耐蒸煮性、柔韧性，抗弯曲性(T弯可达到0T)、耐腐蚀性、耐冲击性、流体阻隔性等。
Description
技术领域
本发明涉及一种金属印铁焊缝油，具体涉及一种多波段高效固化金属印铁专用焊缝油、其制备方法及应用，属于金属印铁技术领域。
背景技术
金属印铁涂料为金属包装进行了外观美化的作用，并对金属本身起到了保护的作用，所以备受人们青睐。但是，传统溶剂型金属印铁涂料在涂装过程中会造成大量有机溶剂的挥发，不仅会影响涂膜的性能，还会损害作业人员的健康并导致环境污染。据报道涂料涂装过程挥发的有机溶剂是美国空气污染的主要来源之一。随着人们环保意识的增强以及环境保护的客观要求，开发绿色环保型涂料成为当前以及今后涂料的重点研究方向之一。另外，现有金属印铁涂料在固化速度、加工性、生产效率、对金属基材表面的附着力、耐蒸煮性和耐磨性等方面也存在不足。
另外，作为一种特种金属印铁涂料，金属印铁专用焊缝油也是业界常用的。但现有金属印铁专用焊缝油除了存在前述现有金属印铁涂料的缺陷外，还大多存在无法对金属印铁焊缝进行有效防护等问题，使得液体或气体易于渗透进入焊缝处，不仅容易导致金属锈蚀，而且还会造成诸如易拉罐等包装内的物品被污染等问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种多波段高效固化金属印铁专用焊缝油、其制备方法及应用，以克服现有技术中的不足。
为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
本发明实施例提供了一种多波段高效固化金属印铁专用焊缝油，其包括如下组分：30wt％～60wt％UV树脂、15wt％～48wt％UV单体、1wt％～3wt％流平剂、1wt％～4wt％消泡剂和1wt％～15wt％光引发剂；所述UV单体由质量比为(1～5)：(1～2)的UV单体CTFA和UV单体SR506NS混合形成。
优选的，所述焊缝油还包括：1wt％～10wt％改性纳米二氧化硅气凝胶颗粒。
在一些较佳实施方案中，所述多波段高效固化金属印铁专用焊缝油由如下组分混合形成：30wt％～60wt％UV树脂、15wt％～48wt％UV单体、1wt％～10wt％改性纳米二氧化硅气凝胶颗粒、1wt％～3wt％流平剂、1wt％～4wt％消泡剂和1wt％～15wt％光引发剂。并且上述各组分之和为100wt％。
优选的，所述UV单体由质量比为(1～3)：(1～2)的UV单体CTFA和UV单体SR506NS混合形成。
优选的，所述UV树脂采用丙烯酸树脂，尤其优选丙烯酸树脂EBECRYL570。
优选的，所述流平剂可采用但不限于流平剂BYK333。
优选的，所述消泡剂可采用但不限于消泡剂BYK-1794。
优选的，所述光引发剂包括光引发剂184。
进一步的，所述改性纳米二氧化硅气凝胶颗粒的粒径为10～100nm。
优选的，所述改性纳米二氧化硅气凝胶颗粒的制备方法包括：将纳米二氧化硅气凝胶颗粒均匀分散于浓度为1wt％～5wt％的UV单体EM2202的溶液中，在室温下持续搅拌30min～2h形成均匀分散液，之后以低温喷雾干燥设备对所述均匀分散液进行干燥处理，且所述低温喷雾干燥设备的进风温度为25℃～50℃，获得所述改性纳米二氧化硅气凝胶颗粒。
优选的，所述纳米二氧化硅气凝胶颗粒的粒径10～100nm，孔隙率为95～99％、孔径为5～50nm、比表面积为200～1000m2/g、密度为3～300kg/m3。
本发明实施例还提供了一种制备所述多波段高效固化金属印铁专用焊缝油的方法，其特征在于包括：在避光环境中，于室温条件下，将UV单体和光引发剂混合后持续搅拌30～50min，之后在搅拌条件下缓慢加入UV树脂，之后依次加入消泡剂和流平剂，再持续搅拌10～20min，制得所述多波段高效固化金属印铁专用焊缝油。
优选的，所述制备方法包括：在避光环境中，于室温条件下，将改性纳米二氧化硅气凝胶颗粒均匀分散于UV单体内，再与光引发剂混合并持续搅拌30～50min，之后在搅拌条件下缓慢加入UV树脂，其后依次加入消泡剂和流平剂，再持续搅拌10～20min，制得所述多波段高效固化金属印铁专用焊缝油。
本发明实施例还提供了所述多波段高效固化金属印铁专用焊缝油于金属印铁领域的应用。
本发明实施例还提供了所述多波段高效固化金属印铁专用焊缝油固化形成的固化体。
进一步的，所述固化体内的固含量为90wt％～100wt％。
进一步的，所述固化体内的挥发性有机化合物含量在10wt％以下。
本发明实施例还提供了一种焊缝涂层的制备方法，其包括：
将所述多波段高效固化金属印铁专用焊缝油涂覆于金属印铁焊缝处形成涂料层；
以波长为280～320nm的光线，波长为320～400nm且峰值为365nm的光线以及波长为320～400nm且峰值为385nm的光线同时照射所述涂料层，使所述涂料层固化形成所述焊缝涂层。
优选的，所述照射时间在10s以内，尤其优选为8～10s。
优选的，使所述涂料层固化形成焊缝涂层的温度条件为40～80℃。
优选的，所述基材为耐热或不耐热基材。
本发明实施例还提供了一种金属印铁焊缝防护方法，其包括：
将所述多波段高效固化金属印铁专用焊缝油涂覆于金属表面形成涂料层；
以波长为280～320nm的光线，波长为320～400nm且峰值为365nm的光线以及波长为320～400nm且峰值为385nm的光线同时照射所述涂料层，使所述涂料层完全固化。
优选的，所述照射时间在10s以内，尤其优选为8～10s。
优选的，使所述涂料层固化的温度条件为40～80℃。
较之现有技术，本发明至少具有如下优点：
(1)提供的多波段高效固化金属印铁专用焊缝油为无溶剂型焊缝油，安全环保，成本低，能够多波段高效固化，且能耗低，加工性好，生产效率高，配套设备占地面积小；
(2)提供的多波段高效固化金属印铁专用焊缝油形成涂料层后，与金属印铁等基材之间有强附着力，并还具有优异耐磨性、耐蒸煮性、柔韧性，抗弯曲性(T弯可达到0T)、耐腐蚀性和耐冲击性等，特别是还具有优异的液体、气体阻隔性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不局限于此。
如下各实施例及对照例中采用的各类设备、试剂等可以是业界习用的，并可通过市购途径获取。
如下各实施例及对照例采用的改性纳米二氧化硅气凝胶颗粒可以通过如下方法制备：
将纳米二氧化硅气凝胶颗粒均匀分散于浓度为1wt％～5wt％的UV单体EM2202(购自台湾长兴化学工业股份有限公司)的甲苯溶液中，在室温下持续搅拌30min～2h形成均匀分散液，之后以低温喷雾干燥设备对所述分散液进行干燥处理，且所述低温喷雾干燥设备的进风温度为25℃～50℃，获得所述改性纳米二氧化硅气凝胶颗粒，其粒径为10～100nm。以上过程均优选在避光(UV光)条件下进行。
前述纳米二氧化硅气凝胶颗粒可以通过业界已知的任何合适方式制备，例如可以采用粒径10～100nm，孔隙率为95～99％、孔径为5～50nm、比表面积为200～1000m2/g、密度为3～300kg/m3的纳米二氧化硅气凝胶颗粒。
前述低温喷雾干燥设备可以是YC-2000实验室低温喷雾干燥机(上海雅程仪器设备有限公司)、低温Y-PL100小型喷雾干燥机(上海宇砚机械设备有限公司)等，且不限于此。
一、实施例
1、实施例1～实施例7多波段高效固化金属印铁专用焊缝油(以下简称本发明焊缝油)的组成可参阅表1。
表1
2、本发明焊缝油的制备
首先按照表1中实施例1-实施例7各焊缝油的组成称取各组分所需的用量，在避光环境中，于室温条件下，将改性纳米二氧化硅气凝胶颗粒均匀分散于UV单体(UV单体CTFA和UV单体SR506NS，购自台湾长兴化学工业股份有限公司)内，再与光引发剂(光引发剂184，购自南京众何晟科技有限公司)混合并持续搅拌30～50min，之后在搅拌条件下缓慢加入UV树脂(丙烯酸树脂EBECRYL570，购自深圳市优阳科技有限公司)，其后依次加入消泡剂(消泡剂BYK-1794)和流平剂(流平剂BYK333)，再持续搅拌10～20min，制得本发明焊缝油。
3.施工工序
首先将制备好的实施例1～实施例7焊缝油均匀搅拌30分钟，静置20分钟待气泡完全消掉；然后将准备好的易拉罐样品放置好，将本发明焊缝油涂刷在样品焊缝处；随着传送带的运行进入多波段固化炉，经10s左右取出，即得到所需焊缝涂层。该多波段固化炉中的紫外光源由美国Hanovia灯管构成，灯管全长1288mm，发光长度1190mm，灯管照射距离50～150mm，发射的光线为三个波段，即：280～320nm，320～400nm(峰值365nm)，320～400nm(峰值385nm)，固化炉内的温度可以为40～80℃。以上过程均优选在避光(UV光)条件下进行。
4.测试：将实施例1～7制备得到的焊缝涂层进行如下的测试，测试技术指标见表2。
表2
注：
1、耐腐蚀性测试：GB/T3668—200，72h能耐盐雾试验，样板涂膜上对角刻透线两边3mm以外至样板周边10mm。
2、耐冲击性测试：GB1732-79《涂料层耐冲击测定法》。
3、液密性测试：GB/T 17590-2008，第7.5～7.8节方法。
二、对照例：对照例1-对照例5焊缝油(简称对照焊缝油)的组成可参阅表3。
表3
参照与前述实施例1-7相同的施工工序处理对照焊缝油，但这些对照焊缝油均未能完全固化。
而在以常用UV固化炉(例如可以购自上海拓贝电子科技有限公司)对这些对照例焊缝油处理15min-2h后(温度约80～120℃)，其中部分焊缝油完全固化成，另有部分焊缝油仍未完全固化。对所获对照例焊缝涂层进行测试，结果如下表4。
表4
可以看到，在不使用丙烯酸树脂EBECRYL570或其用量过少的情况下，将严重影响焊缝涂层的UV固化；在UV单体CTFA和UV单体SR506NS未同时使用或者用量比例过于悬殊时，则形成的焊缝涂层与样品的附着性、耐蒸煮性、抗弯曲性等较差；以及，在未使用改性纳米二氧化硅气凝胶颗粒或改性纳米二氧化硅气凝胶颗粒用量过少时，焊缝涂层与样板的附着性较差、耐蒸煮性、抗弯曲性、抗冲击性和抗腐蚀性等均有不同程度的下降。
三、将本发明的实施例1-实施例7的焊缝油与市售的多种溶剂型金属印铁焊缝油进行比对测试，结果如下表5。
表5
| 比较项目 | 本发明焊缝油 | 市售溶剂型金属印铁焊缝油 |
| 固化温度/℃ | 40～80 | 80～250 |
| 固化时间 | 10s之内 | 大于1min，小于100min |
| 自动化 | 可 | 可 |
| 不耐热基材 | 可 | 不可 |
| 热敏基材 | 不可 | 不可 |
| 引发剂 | 需要 | 有时需要 |
| 涂料固含量/wt％ | 90～100 | 30～65 |
| VOC/wt％ | 10或以下 | 40～70 |
| 惰性气体 | 不需要 | 不需要 |
| 配套设施 | 防紫外光射线 | 防溶剂和防热防烫 |
| 建设费用 | 低 | 中 |
| 环保费用 | 低 | 高 |
应当理解，上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种多波段高效固化金属印铁专用焊缝油，其特征在于包括如下组分：30wt％～60wt％UV树脂、15wt％～48wt％UV单体、1wt％～3wt％流平剂、1wt％～4wt％消泡剂、1wt％～15wt％光引发剂和1wt％～10wt％改性纳米二氧化硅气凝胶颗粒；所述UV单体由质量比为(1～5)：(1～2)的UV单体CTFA和UV单体SR506NS混合形成；所述改性纳米二氧化硅气凝胶颗粒的制备方法包括：将纳米二氧化硅气凝胶颗粒均匀分散于浓度为1wt％～5wt％的UV单体EM2202的溶液中，在室温下持续搅拌30min～2h形成均匀分散液，之后以低温喷雾干燥设备对所述均匀分散液进行干燥处理，且所述低温喷雾干燥设备的进风温度为25℃～50℃，获得所述改性纳米二氧化硅气凝胶颗粒；所述纳米二氧化硅气凝胶颗粒的粒径为10～100nm，孔隙率为95～99％、所含孔洞的孔径为5～50nm、比表面积为200～1000m2/g、密度为3～300kg/m3。
2.根据权利要求1所述的多波段高效固化金属印铁专用焊缝油，其特征在于：所述UV单体由质量比为(1～3)：(1～2)的UV单体CTFA和UV单体SR506NS混合形成，所述UV树脂采用丙烯酸树脂EBECRYL570，所述流平剂采用流平剂BYK333，所述消泡剂采用消泡剂BYK-1794，所述光引发剂采用光引发剂184。
3.权利要求1-2中任一项所述多波段高效固化金属印铁专用焊缝油的制备方法，其特征在于包括：
将纳米二氧化硅气凝胶颗粒均匀分散于浓度为1wt％～5wt％的UV单体EM2202的溶液中，在室温下持续搅拌30min～2h形成均匀分散液，之后以低温喷雾干燥设备对所述均匀分散液进行干燥处理，且所述低温喷雾干燥设备的进风温度为25℃～50℃，获得所述改性纳米二氧化硅气凝胶颗粒，所述纳米二氧化硅气凝胶颗粒的粒径为10～100nm，孔隙率为95～99％、所含孔洞的孔径为5～50nm、比表面积为200～1000m2/g、密度为3～300kg/m3；
在避光环境中，于室温条件下，将改性纳米二氧化硅气凝胶颗粒均匀分散于UV单体内，再与光引发剂混合并持续搅拌30～50min，之后在搅拌条件下缓慢加入UV树脂，其后依次加入消泡剂和流平剂，再持续搅拌10～20min，制得所述多波段高效固化金属印铁专用焊缝油。
4.一种焊缝涂层的制备方法，其特征在于包括：
将权利要求1-2中任一项所述多波段高效固化金属印铁专用焊缝油涂覆于处金属印铁焊缝处形成涂料层；
在温度为40～80℃的条件下，以波长为280～320nm的光线，波长为320～400nm且峰值为365nm的光线以及波长为320～400nm且峰值为385nm的光线同时照射所述涂料层8～10s，使所述涂料层固化形成所述焊缝涂层。
5.一种金属印铁焊缝防护方法，其特征在于包括：
将权利要求1-2中任一项所述多波段高效固化金属印铁专用焊缝油涂覆于金属表面形成涂料层；
在温度为40～80℃的条件下，以波长为280～320nm的光线，波长为320～400nm且峰值为365nm的光线以及波长为320～400nm且峰值为385nm的光线同时照射所述涂料层8～10s，使所述涂料层完全固化。
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