CN106947385B - 一种超耐钢丝绒涂料及其使用方法 - Google Patents

一种超耐钢丝绒涂料及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超耐钢丝绒涂料及其使用方法，包括如下组分：

Description

一种超耐钢丝绒涂料及其使用方法
技术领域
本发明涉及化工涂料技术领域，特别涉及一种超耐钢丝绒涂料及其使用方法。
背景技术
应用于建筑行业、运输行业、3C行业中的PC、PMMA、PET等塑料材料，会要求具有一定的硬度、耐磨耗性能、耐水性能、抗污性能等。一般通过涂料加硬覆膜处理，从而赋予特殊功能，达到应用要求。
能达到覆膜后具有良好的疏水、疏油、抗污、耐磨、加硬的效果，至今的解决方案是在涂料中，通过添加氟助剂来实现。虽然在涂料中添加了氟助剂后，能够赋予成膜后具有高水接触角(100°-108°)，良好的耐磨性能(钢丝绒耐磨擦测试次数50-200回合)，但是氟助剂的成本高，且与体系相容性差、稳定性差，并容易造成涂料配制或应用过程中各种限制，往往达不到最佳理想效果。
随着科技发展以及人们的高质量追求，需要开发一种在涂料体系中稳定性佳，成本相对低，并能满足对PC、PMMA、PET等塑料材料覆膜后具有优异的疏水、疏油、抗污、耐磨、加硬的效果的涂料。
发明内容
为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种具有优异超耐钢丝绒的涂料，且该涂料同时具有改善的加硬、疏水、疏油、抗污的效果。
本发明的另一目的是提供上述超耐钢丝绒涂料的使用方法。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种超耐钢丝绒涂料，按重量份计，包括如下组分：
其中，所述含聚氟硅氧烷嵌段的聚氨酯丙烯酸酯共聚物具有如式i所示的结构式：
或
其中，式i是由反应物A、B、C通过加成反应所得；
其中，R为源自反应物A的低聚氟硅氧烷，
R′为源自反应物B的二异氰酸酯，
R″为源自反应物C的烷基丙烯酸酯；
m的取值范围为1-100，优选为10-50。
其中，所述反应物A具有如式ii所示的结构式：
其中，n的取值范围为1-100，优选为5-50；
当m的取值范围大于100，聚合度高，导致粘度大，操作难。
其中，所述反应物A具有如式ii所示的结构式：
其中，n的取值范围为1-100，优选为5-50。
当n的取值范围大于100，聚合度高，导致粘度大，操作难，且不利于反应。
其中，基于超耐钢丝绒涂料的总重量，所述含聚氟硅氧烷嵌段的聚氨酯丙烯酸酯共聚物为20-50份，当所述含聚氟硅氧烷嵌段的聚氨酯丙烯酸酯共聚物的重量份过少，低于20重量份，无法达到预期的耐钢丝绒性能；当所述含聚氟硅氧烷嵌段的聚氨酯丙烯酸酯共聚物的重量份过多，超过50重量份，耐钢丝绒性能提升微弱。
其中，所述反应物A的粘度为0.005-100Pa·s。所述粘度是采用博勒飞粘度计在25℃恒温2小时以上后测试得到的。
其中，所述反应物B为二异氰酸酯，选自异佛尔酮二异氰酸酯IPDI、二苯基甲烷二异氰酸酯MDI、4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯HMDI、六亚甲基二异氰酸酯HDI、甲苯二异氰酸酯TDI中的一种或几种。
其中，所述反应物C选自甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟乙酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯中的一种或几种。
本发明还公开了一种上述含聚氟硅氧烷嵌段的聚氨酯丙烯酸酯共聚物的制备方法，包括如下步骤：
1)制备反应物A：将三氟丙基甲基环三硅氧烷通过酸催化，在50-90℃反应，抽低后得到反应物A；
2)制备NCO基团封端的
或
嵌段前驱体：将反应物A在110-120℃下抽真空1-2小时后降至15-35℃，与反应物B在50-70℃下反应2-4小时，得到NCO基团封端的
或
嵌段前驱体；
3)将反应物C在110-120℃下抽真空1-2小时后降至15-35℃，与NCO基团封端的
或
嵌段前驱体在70-90℃下反应3-6小时，即得。
其中，步骤1)中，所述酸催化是指采用阳离子树脂作为酸催化剂；所述抽低指将低沸点物料，通过负压抽出。
其中，步骤2)中，所述反应物A与反应物B的摩尔比为1:1-2。
其中，步骤3)中，所述反应物C与NCO基团封端的
或
嵌段前驱体的摩尔比为1-2:1。
其中，所述多官能团聚氨酯丙烯酸树脂选自二至九官能团聚氨酯丙烯酸树脂中的一种或几种；可以列举出但不限于沙多玛的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯CN996、聚氨酯丙烯酸酯CN989、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯CN9010、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯CN9013中的一种或几种。
其中，所述光引发剂可以列举出但不限于Irgacure 184、Irgacure 819、LucirinTPO、Irgacure907、Irgacure 651中的一种或几种；其中，所述流平剂可以列举出但不限于BYK-302、BYK-346、BYK-354、Tego Rad2100、Tego Rad2300中的一种或几种；其中，所述溶剂可以列举出但不限于异丙醇、正丁醇、乙二醇单丁醚、丙二醇甲醚、丁酮、甲基异丁基酮、醋酸乙酯、醋酸丁酯中的一种或几种。通过溶剂选取及用量调整粘度，可适用于如喷涂、淋涂、浸涂或辊涂的不同涂布工艺。
上述超耐钢丝绒涂料可以通过如下步骤制备得到：将上述各组分按照配比进行充分高速分散，并使用0.45μm滤芯过滤，即得。
其中，所述充分高速分散的设备为高速分散机，转速为300-1500rpm，分散时间为30-120min。
本发明还公开了一种上述超耐钢丝绒涂料的使用方法，包括如下步骤：
1)施工环境：温度20-35℃，相对湿度20-50％R.H.；
2)涂布方式：喷涂、淋涂、浸涂、辊涂；
3)涂料粘度：喷涂，岩田2#杯7-10s；淋涂，品氏粘度计3-10mPa·s；浸涂，品氏粘度计3-10mPa·s；辊涂，品氏粘度计3-10mPa·s；
4)基材处理：PC、PMMA、PET或复合塑料基材，用乙醇或异丙醇清洁去除污染物，并静电除尘；
5)流平时间：室温1-5min；
6)预热：50-80℃，2-5min；
7)紫外光固化：Fusion H灯，固化能量200-2000mJ/cm2；
8)固化后膜厚：3-20μm。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明通过添加特定含量的特定结构的含聚氟硅氧烷嵌段的聚氨酯丙烯酸酯共聚物，能够使最终制备得到的超耐钢丝绒涂料获得难以预料的性能改善，包括改善的加硬、疏水、疏油和抗污性能，和改善的耐钢丝绒性能；特别是将该超耐钢丝绒涂料应用成膜后，在应用过程中能够显著提高其耐钢丝绒性能，并远超出市面上耐钢丝绒性能标准。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明，以下实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受下述实施例的限制。
现对实施例及对比例所用的原材料做如下说明，但不限于这些材料：
多官能团聚氨酯丙烯酸树脂：脂肪族聚氨酯丙烯酸酯CN9013，沙多玛；
脂肪族聚氨酯丙烯酸酯CN996，沙多玛；
脂肪族聚氨酯丙烯酸酯CN9010，沙多玛；
聚氨酯丙烯酸酯CN989，沙多玛；
光引发剂：Irgacure 184，汽巴；
Irgacure 651，汽巴；
Lucirin TPO，巴斯夫；
Irgacure 907，汽巴；
Irgacure 819，汽巴；
流平剂：BYK-346，毕克；
Tego Rad2300，迪高；
BYK-354，毕克；
BYK-302，毕克；
Tego Rad2100，迪高；
溶剂：异丙醇，正丁醇、丙二醇甲醚、醋酸乙酯、丁酮均为市购。
各性能的测试标准或方法：
粘度：采用博勒飞粘度计在25℃恒温2小时以上后测试得到的；
外观：目测；
铅笔硬度：ASTM D3363；
附着力：划格法，三菱铅笔，750g，ASTM D3002、D3359；
透光率及雾度：ASTM D1003；
水接触角：ASTM D5964；
耐沸水煮性能：沸腾的蒸馏水中煮4hrs后，测试附着力；
耐钢丝绒性能：线性磨耗仪，钢丝绒为美国HOMAX#0000，压力1000g/cm2，行程3.3cm，速度40cycles/min，磨耗一定次数(每隔200cycle观察一次)使用放大镜观察表面外观是否有划痕。
实施例1-6及对比例1-2：超耐钢丝绒涂料的制备
将含聚氟硅氧烷嵌段的聚氨酯丙烯酸酯共聚物、多官能团聚氨酯丙烯酸树脂、光引发剂、流平剂、溶剂按照表1的配比进行充分高速分散，并使用0.45μm滤芯过滤，即得超耐钢丝绒涂料；其中所述含聚氟硅氧烷嵌段的聚氨酯丙烯酸酯共聚物具有如式i所示的结构式：
或
其中，式i是由反应物A、B、C通过加成反应所得；
其中，R为源自反应物A的低聚氟硅氧烷，
R′为源自反应物B的二异氰酸酯，
R″为源自反应物C的烷基丙烯酸酯。
对比例3：中国专利CN 103333603 B中的实施例1：
用于IMF的UV光固化涂料的制备：
(1)将15g脂肪族聚氨酯丙烯酸酯(Cytec-EB9260)、4g纳米粒子接枝改性的聚醚丙烯酸酯(Basf-PO9026)、4g超支化聚酯丙烯酸酯(Eternal-6361-100)和70g有机溶剂(35g乙酸乙酯和35g甲基异丁基酮)混合均匀，得到树脂混合物；
(2)向步骤(1)得到的混合物中加入5g活性稀释剂(Eternal-EM70)、0.1g流平剂(BYK-UV3500)、1g二氧化硅分散体(NANOBYK-3650)和1g光引发剂(Darocur MBF)，搅拌、过滤，得到用于IMF的UV光固化涂料。
对比例4：中国专利CN 103333603 B中的实施例2：
用于IMF的UV光固化涂料的制备：
(1)将30g脂肪族聚氨酯丙烯酸酯(Eternal-6130B-80)、2g纳米粒子接枝改性的聚醚丙烯酸酯(Basf-PO9026)、5g超支化聚酯丙烯酸酯(Sartomer-CN2302)和50g有机溶剂(34g乙酸乙酯和16g环己酮)混合均匀，得到树脂混合物；
(2)向步骤(1)得到的混合物中加入10g活性稀释剂(Eternal-EM90)、0.5g流平剂(BYK-UV3530)、0.5g氧化铝分散体(NANOBYK-3610)和2g光引发剂(Darocur 1173)，搅拌、过滤，得到用于IMF的UV光固化涂料。
将实施例1-6及对比例1-2制备得到的超耐钢丝绒涂料或对比例3和4得到的用于IMF的UV光固化涂料通过如下步骤进行使用：
1)施工环境：温度20-35℃，相对湿度20-50％R.H.；
2)涂布方式：淋涂；
3)涂料粘度：淋涂，品氏粘度计3-10mPa·s；
4)基材处理：1.0mmPC与PMMA复合板，用乙醇清洁去除污染物，并静电除尘；
5)流平时间：室温1-5min；
6)预热：50-80℃，2-5min；
7)紫外光固化：Fusion H灯，固化能量200-2000mJ/cm2；
8)固化后膜厚：3-20μm；
测试紫外光固化后的1.0mmPC与PMMA复合板的外观、硬度、附着力、透光率、雾度、水接触角、耐沸水煮、耐钢丝绒性能如表1和表2所示。
表1实施例1-6及对比例1-2的各组分配比及各性能指标测试结果
表2

Claims (4)

1.一种超耐钢丝绒涂料，按重量份计，包括如下组分：
其中，所述含聚氟硅氧烷嵌段的聚氨酯丙烯酸酯共聚物是由反应物A、B、C通过加成反应所得，其结构式如式i所示：
或
在式i中，R为源自反应物A的低聚氟硅氧烷，R′为源自反应物B的二异氰酸酯，R″为源自反应物C的烷基丙烯酸酯，m的取值范围为1-100；
所述反应物A具有如式ii所示的结构式：
在式ii中，n的取值范围为1-100；
所述反应物A的粘度为0.005-100Pa·s。
2.根据权利要求1所述的超耐钢丝绒涂料，其特征在于，所述反应物B选自异佛尔酮二异氰酸酯IPDI、二苯基甲烷二异氰酸酯MDI、4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯HMDI、六亚甲基二异氰酸酯HDI、甲苯二异氰酸酯TDI中的一种或几种；
所述反应物C选自甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟乙酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯中的一种或几种。
3.根据权利要求1-2任一项所述的超耐钢丝绒涂料，其特征在于，所述含聚氟硅氧烷嵌段的聚氨酯丙烯酸酯共聚物的制备方法，包括如下步骤：
1)制备反应物A：将三氟丙基甲基环三硅氧烷通过酸催化，在50-90℃反应，抽低后得到反应物A，所述抽低是指将低沸点物料，通过负压抽出；
2)制备NCO基团封端的
或
嵌段前驱体：将反应物A在110-120℃下抽真空1-2小时后降至15-35℃，与反应物B在50-70℃下反应2-4小时，得到NCO基团封端的
或
嵌段前驱体；
3)将反应物C在110-120℃下抽真空1-2小时后降至15-35℃，与NCO基团封端的
或
嵌段前驱体在70-90℃下反应3-6小时，即得；
其中，步骤2)中，所述反应物A与反应物B的摩尔比为1:1-2；
步骤3)中，所述反应物C与NCO基团封端的
或
嵌段前驱体的摩尔比为1-2:1。
4.根据权利要求1所述的超耐钢丝绒涂料，其特征在于，所述多官能团聚氨酯丙烯酸树脂选自二至九官能团聚氨酯丙烯酸树脂中的一种或几种。
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