CN106947393A - 用于铝合金表面的紫外光固化涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于涂料技术领域，尤其涉及一种用于铝合金表面的紫外光固化涂料及其制备方法。该紫外光固化涂料包括以下重量份的组分：UV树脂40～80份；光引发剂2～4份；分散剂1‑3份；消泡剂0.05‑0.2份；流平剂0.1‑2份；附着力促进剂0.1‑1.0份；防沉剂0.1～2份；活性单体5～30份；消光粉1～10份；填料5～30份。与现有技术相比，本发明提供的用于铝合金表面的紫外光固化涂料，可在合金铝片等制品表面形成附着力好、柔韧性好的保护层，且涂膜具有硬度高、耐磨、耐腐蚀等特点。

Description

用于铝合金表面的紫外光固化涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于涂料技术领域，尤其涉及一种用于铝合金表面的紫外光固化涂料及其制备方法。
背景技术
紫外光固化涂料是一种环保节能型涂料，其固化能耗约为热固化的1/5，且没有或者很低的挥发性有机化合物(VOC)排放特点，固化速率快，固化温度低，节能环保，生产效率高，适合流水线生产。紫外光固化涂料一般由低聚物、单体、光引发剂及助剂组成，经过紫外光辐射引起光引发剂分解，生成活性自由基引发单体或低聚物聚合交联，从而形成涂层。近些年，紫外光固化涂料在光纤涂层、CD涂层/DVD粘合剂、信用卡、木材、饮料罐、食品包装、杂志封面等都有着十分迅速的发展。
目前不锈钢、铝合金用漆常采用两种涂料：一是电泳漆，电泳漆在水分散体系中电场的作用下沉积于材料表面，再经高温烘烤而固化成膜；二是粉末涂料，粉末涂料通过静电喷涂的方式吸附到材料表面，然后在高温下熔融并交联成膜。但现有涂料存在：设备投资成本高、干燥时间长、能耗高、不能自由调整漆膜光泽度和颜色等缺陷，其中粉末涂料还存在固化后表面效果差等缺点。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种用于铝合金表面的紫外光固化涂料及其制备方法，旨在解决现有紫外光固化涂料用于铝合金表面时附着力差、固化性能低等技术问题。
为了实现上述发明目的，本发明的一方面，提供一种用于铝合金表面的紫外光固化涂料。所述紫外光固化涂料包括以下重量份的组分：
本发明的另一方面，提供了一种用于铝合金表面的紫外光固化涂料的制备方法。所述方法包括如下步骤：
按照上述紫外光固化涂料的配方分别称取各组分；
将所述UV树脂、所述活性单体、所述分散剂、所述消泡剂、所述流平剂和所述防沉剂进行第一混料处理，得第一混料物；
将所述消光粉和所述填料加入所述第一混料物中，进行第二混合处理，得第二混料物；
将所述光引发剂和所述附着力促进剂加入第二混料物中，进行第三混料处理，得所述紫外光固化涂料。
与现有技术相比，本发明提供的用于铝合金表面的紫外光固化涂料，可在合金铝片、不锈钢型材等制品表面形成附着力好、柔韧性好的保护层，且涂膜具有硬度高、耐磨、耐腐蚀等特点。该紫外光固化涂料中的各成分之间共同通过协效作用，使涂料在合金铝片、不锈钢型材等制品表面具有优异固化效果。涂装了本发明的紫外光固化涂料的合金铝片，用来做铝合金PCB盖板时，光泽 低于10度，外观平整、微观粗糙，能够提高PCB板钻孔精度40％左右。
本发明提供的用于铝合金表面的紫外光固化涂料的制备方法，具有工艺简单，成本低，效率高的特点，而且能自由调整漆膜光泽度和颜色；用该方法制备的紫外光固化涂料用于铝合金表面时，具有附着力好、固化性能优异等技术效果。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一方面，本发明实施例提供一种用于铝合金表面的紫外光固化涂料。本发明实施例紫外光固化涂料，包括以下重量份组分：
本实施例的紫外光固化涂料，根据铝合金材料表面的特点，综合利用UV树脂、光引发剂、分散剂、消泡剂、流平剂、附着力促进剂、防沉剂、活性单体、消光粉和填料等各种成分，并对各成分按不同的重量份配比组合，各成分之间共同协效作用，使该紫外光固化涂料在合金铝片、不锈钢型材等制品表面 形成附着力好、柔韧性好的保护层。涂装了本发明的紫外光固化涂料的合金铝片，用来做铝合金PCB盖板时，光泽低于10度，外观平整、微观粗糙，能够提高PCB板钻孔精度40％左右，显著优于现有技术。
具体地，在本发明一实施例中，该紫外光固化涂料中的UV树脂重量份优选40份、50份、60份、70份、80份；UV树脂在本实施例中可为环氧丙烯酸酯树脂、聚酯丙烯酸树脂、聚氨酯丙烯酸树脂、改性丙烯酸酯树脂和有机硅树脂中的一种或多种，优选为氰特化工、长兴化学、沙多玛、三木化工、千叶化工、科田化工与博兴化工的UV树脂。UV树脂在受光线照射后，能在较短的时间内迅速发生物理和化学变化，进而交联固化的低聚物。在本发明实施例提供的UV树脂质量份的范围内，可使该紫外光固化涂料用于铝合金表面时的固化效果达到最优。
具体地，在本发明一实施例中，该紫外光固化涂料中的光引发剂重量份优选2份、3份、4份；光引发剂在本实施例中可为芳香酮、α-羟基酮衍生物、苯偶酰和酰基磷氧化物中的一种或多种，优选汽巴公司产的1173、184、BP与TPO。光引发剂分子有一定吸光能力，在直接或间接吸收光能后，产生能够引发单体聚合的活性碎片，从而使活性单体聚合。在本发明实施例提供的光引发剂质量份的范围内，可使该紫外光固化涂料用于铝合金表面时活性单体聚合的效果达到最优。
具体地，在本发明一实施例中，该紫外光固化涂料中的分散剂重量份优选1份、2份、3份；分散剂在本实施例中可为氨基类改性嵌段共聚物和多元羧酸类嵌段共聚物中的一种或多种，优选为毕克公司牌号BYK-103、BYK-104S与BYK164。分散剂可均一分散本实施例中那些难于溶解于液体的无机或有机填料的固体及液体颗粒，同时也能防止颗粒的沉降和凝聚。在本发明实施例提供的分散剂质量份的范围内，可使该紫外光固化涂料用于铝合金表面时分散效果达到最优。
具体地，在本发明一实施例中，该紫外光固化涂料中的消泡剂重量份优选 0.05份、0.1份、0.2份；消泡剂在本实施例中可为有机硅聚合物和改性聚硅氧烷中的一种或多种，优选为毕克公司牌号BYK-055、BYK-141，以及迪高公司牌号Tego 920。消泡剂可在涂料施工过程中降低表面张力，抑制泡沫产生或消除已产生泡沫。在本发明实施例提供的消泡剂质量份的范围内，可使该紫外光固化涂料用于铝合金表面时消泡效果达到最优。
具体地，在本发明一实施例中，该紫外光固化涂料中的流平剂重量份优选0.1份、1份、2份；流平剂在本实施例中可为聚丙烯酸、聚硅氧烷-聚醚共聚物、有机硅氧烷与氟表面活性剂中的一种或多种，优选为毕克公司牌号BYK-358、BYK-378、BYK-3570与迪高公司牌号Tego432。流平剂能促使涂料在干燥成膜过程中形成一个平整、光滑、均匀的涂膜，可有效降低涂饰液表面张力，提高其流平性和均匀性。在本发明实施例提供的流平剂质量份的范围内，可使该紫外光固化涂料用于铝合金表面时的流平性和均匀性效果达到最优。
具体地，在本发明一实施例中，该紫外光固化涂料中的附着力促进剂重量份优选0.1份、0.5份、1份；附着力促进剂在本实施例中可为改性磷酸酯类附着力促进剂。附着力促进剂可改进涂料体系的附着力、提高其韧性，有效防止涂料脱落。在本发明实施例提供的附着力促进剂质量份的范围内，可使该紫外光固化涂料用于铝合金表面时的附着力和韧性效果达到最优。
具体地，在本发明一实施例中，该紫外光固化涂料中的防沉剂重量份优选0.1份、1份、2份；防沉剂在本实施例中可为二氧化硅、聚酰胺的多元羧酸盐与有机膨润土中的一种或多种。防沉剂，优选为德固赛牌号R-972、毕克公司牌号BYK-410。防沉剂可以控制涂料的流变，使涂料具有触变性，提高其黏度。在本发明实施例提供的防沉剂质量份的范围内，可使该紫外光固化涂料用于铝合金表面时的粘度效果达到最优。
具体地，在本发明一实施例中，该紫外光固化涂料中的活性单体重量份优选5份、10份、20份、30份；活性单体在本实施例中可为二丙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯和乙氧基乙氧基乙基丙烯酸 酯中的一种或多种，优选氰特化工、长兴化工与三木化工的产品。活性单体不仅可以改善涂料黏度和施工流变性，而且可以改变其固化速率、改善固化涂层的性能。在本发明实施例提供的活性单体质量份的范围内，可使该紫外光固化涂料用于铝合金表面时的性能达到最优。
具体地，在本发明一实施例中，该紫外光固化涂料中的消光粉重量份优选1份、2份、5份、10份；消光粉在本实施例中可为二氧化硅与消光蜡浆中的一种或多种，优选德固赛牌号OK-500、格雷斯牌号RAD2105与德谦牌号FA115。消光粉能均衡控制涂膜表面光泽，增加涂膜的耐磨性和抗划痕性。在本发明实施例提供的消光粉质量份的范围内，可使该紫外光固化涂料用于铝合金表面时的耐磨性能和抗划痕性能达到最优。
具体地，在本发明一实施例中，该紫外光固化涂料中的填料重量份优选5份、10份、20份、30份；填料在本实施例中可为滑石粉、透明粉和耐磨粉中的一种或多种。在本发明实施例提供的填料质量份的范围内，可使该紫外光固化涂料用于铝合金表面时的性能达到最优。
具体地，在本发明一实施例中，该紫外光固化涂料中还可以进一步包括颜料，且颜料重量份优选1份、5份、10份；颜料在本实施例中可钛白粉、酞青蓝色粉中的一种或多种，颜料决定紫外光固化涂料的颜色，当颜料的含量为0时，为透明漆。在本发明实施例提供的颜料质量份的范围内，可使该紫外光固化涂料用于铝合金表面时的着色效果达到最优。
另一方面，相应地，本发明实施例还提供了上述用于铝合金表面的紫外光固化涂料的制备方法。该制备方法包括如下步骤：
S01：按照上述紫外光固化涂料的配方分别称取各组分；
S02：将其中称取的UV树脂、活性单体、分散剂、消泡剂、流平剂和防沉剂进行第一混料处理，得第一混料物；
S03：将称取的消光粉和填料加入上述第一混料物中，进行第二混合处理，得第二混料物；
S04：将剩余的光引发剂和附着力促进剂加入上述第二混料物中，进行第三混料处理，得所述紫外光固化涂料。
本发明提供的制备用于铝合金表面的紫外光固化涂料的方法，具有工艺简单，成本低，效率高的特点，而且能自由调整漆膜光泽度和颜色；用该方法制备的紫外光固化涂料用于铝合金表面时，具有附着力好、固化性能优异等技术效果。
具体地，在上述步骤S02中，第一混料处理过程为：温度25-50℃，速度800-1000转/分钟，搅拌10-15分钟。相应地，当根据涂料粘度的需要时，优选在步骤S02过程中，可只加入部分活性单体，剩下的活性单体在步骤S04过程中加入。
具体地，在上述步骤S03中，第二混料处理过程为：温度30-70℃，速度1000-1500转/分钟，搅拌20-25分钟。相应地，当根据基材需要，需制备具有颜色的紫外光固化涂料时，可在步骤S03过程中增加颜料，增加的颜料可以和消光粉、填料一起进行第二混合处理。
具体地，在上述步骤S04中，第三混料处理过程为：温度25-60℃以下，速度800-1000转/分钟，搅拌10-15分钟。
上述步骤中所优选的温度、速度和时间，使得本实施例的紫外光固化涂料制备过程中混料更加充分，紫外光固化涂料的综合性能达到最优。
本发明先后进行过多次试验，现举一部分试验结果作为参考对发明进行进一步详细描述，下面结合具体实施例进行详细说明。
实施例1
本实施例提供的紫外光固化涂料的各组分含量见表1(重量份计)。
表1
上述表1中，100％UV树脂为DSM的UV树脂；分散剂为BYK-103；消泡剂为BYK-055；流平剂为BYK358；防沉剂为德固赛牌号R-972；光引发剂为汽巴公司牌号1173；填料为K牌滑石粉牌号TP-3000；单体为氰特的聚丙烯酸类单体；附着力促进剂为改性磷酸酯；消光粉为德谦牌号FA115。
本实施例提供的紫外光固化涂料的制备方法如下：
S11：按照上述表1中紫外光固化涂料所含的成分及其重量份分别称取各成分原料；
S12：将上述100％UV树脂、部分活性单体、消泡剂、分散剂、流平剂和防沉剂在温度25-50℃之间，速度800-1000转/分钟，搅拌10-15分钟。
S13：再加入消光粉和填料在30-70℃之间，速度1000-1500转/分钟，搅拌20-25分钟，使其分散均匀。
S14：补加余下的活性单体调节粘度，以及将光引发剂和附着力促进剂加入，在25-60℃之间，速度800-1000转/分钟，搅拌10-15分钟，得到紫外光固化涂料。
上述部分活性单体与余下活性单体的质量比为5：1。
将上述方法制得的紫外光固化涂料通过辊涂的方式涂布在合金铝片表面，可通过调节辊涂机的速度、辊轮的高度和夹紧的程度来控制涂布量，然后将被 涂布的合金铝片置于UV灯下进行固化，得到漆膜。
对实施例1中的漆膜的性能进行检测，得到结果见表2。
表2
由表2可以看出，本实施例的紫外光固化涂料得到的漆膜表面平整度高、迅速流平，手感好、光泽均匀、硬度低、柔韧性好，裁剪时不崩边，具有很好的固化性能。当其用于PCB盖板打孔时，可以提高PCB板的打孔精度40％左右，显著优于现有技术。
实施例2
本实施例提供的紫外光固化涂料的各组分含量见表3(重量份计)。
表3
上述表3中，100％UV树脂为DSM的UV树脂；分散剂为BYK-103；消泡剂为BYK-055；流平剂为BYK358；防沉剂为德固赛牌号R-972；光引发剂为汽巴公司牌号1173；填料为K牌滑石粉牌号TP-3000；颜料为钛白粉；活性单体为二丙二醇二丙烯酸酯；附着力促进剂为磷酸酯；消光粉为德固赛牌号OK-500。
本实施例提供的紫外光固化涂料的制备方法如下：
S21：按照上述表3中紫外光固化涂料所含的成分及其重量份分别称取各成分原料；
S22：将上述100％UV树脂、活性单体、消泡剂、分散剂、流平剂和防沉剂在温度25-50℃之间，速度800-1000转/分钟，搅拌10-15分钟。
S23：再加入消光粉和填料在温度30-70℃之间，速度1000-1500转/分钟，搅拌20-25分钟，使其分散均匀。
S24：将光引发剂和附着力促进剂加入，在温度25-60℃之间，速度800-1000转/分钟，搅拌10-15分钟，得到紫外光固化涂料。
将上述方法制得的紫外光固化涂料通过辊涂的方式涂布在合金铝片表面，可通过调节辊涂机的速度、辊轮的高度和夹紧的程度来控制涂布量，然后将被涂布的合金铝片置于UV灯下进行固化，得到漆膜。
对实施例2中的漆膜的性能进行检测，得到结果见表4。
表4
由表4可以看出，本实施例的紫外光固化涂料得到的漆膜表面平整度高、迅速流平，手感好、光泽均匀、硬度低、柔韧性好，裁剪时不崩边，具有很好的固化性能。当其用于PCB盖板打孔，可以提高PCB板的打孔精度40％左右，显著优于现有技术。
实施例3
本实施例提供的紫外光固化涂料的各组分含量见表5(重量份计)。
表5
上述表5中，100％UV树脂为DSM的聚酯丙烯酸树脂；分散剂为BYK164；消泡剂为Tego 920；流平剂为BYK-3570；防沉剂为德固赛牌号R-972；光引发剂为汽巴公司牌号1173；填料为K牌滑石粉牌号TP-3000；颜料为钛白粉；活性单体为二丙二醇二丙烯酸酯；附着力促进剂为改性磷酸酯；消光粉为德固赛牌号OK-500。
本实施例提供的紫外光固化涂料的制备方法如下：
S31：按照上述表5中紫外光固化涂料所含的成分及其重量份分别称取各成分原料；
S32：将上述100％UV树脂、活性单体、消泡剂、分散剂、流平剂和防沉剂在温度25-50℃之间，速度800-1000转/分钟，搅拌10-15分钟。
S33：再加入消光粉和填料在温度30-70℃之间，速度1000-1500转/分钟，搅拌20-25分钟，使其分散均匀。
S34：将光引发剂和附着力促进剂加入，在温度25-60℃之间，速度800-1000转/分钟，搅拌10-15分钟，得到紫外光固化涂料。
将上述方法制得的紫外光固化涂料通过辊涂的方式涂布在合金铝片表面，可通过调节辊涂机的速度、辊轮的高度和夹紧的程度来控制涂布量，然后将被涂布的合金铝片置于UV灯下进行固化，得到漆膜。
对实施例3中的漆膜的性能进行检测，得到结果见表6。
表6
由表6可以看出，本实施例的紫外光固化涂料得到的漆膜表面平整度高、迅速流平，手感好、光泽均匀、硬度低、柔韧性好，裁剪时不崩边，具有很好的固化性能。当其用于PCB盖板打孔，可以提高PCB板的打孔精度40％左右，显著优于现有技术。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于铝合金表面的紫外光固化涂料，其特征在于，包括以下重量份的组分：
2.如权利要求1所述的紫外光固化涂料，其特征在于，所述UV树脂为环氧丙烯酸酯树脂、聚酯丙烯酸树脂、聚氨酯丙烯酸树脂、改性丙烯酸酯树脂和有机硅树脂中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的紫外光固化涂料，其特征在于，所述光引发剂为芳香酮、α-羟基酮衍生物、苯偶酰和酰基磷氧化物中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的紫外光固化涂料，其特征在于，所述分散剂为氨基类改性嵌段共聚物和或多元羧酸类嵌段共聚物中的一种或多种。
5.如权利要求1所述的紫外光固化涂料，其特征在于，所述消泡剂为有机硅聚合物和改性聚硅氧烷中的一种或多种：和/或
所述流平剂为聚丙烯酸、聚硅氧烷-聚醚共聚物、有机硅氧烷与氟表面活性剂中的一种或多种；和/或
所述附着力促进剂为改性磷酸酯。
6.如权利要求1所述的紫外光固化涂料，其特征在于，所述防沉剂为二氧化硅、聚酰胺的多元羧酸盐和有机膨润土中的一种或多种。
7.如权利要求1所述的紫外光固化涂料，其特征在于，所述活性单体为二丙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯和乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯中的一种或多种；和或
所述消光粉为二氧化硅和消光蜡浆中的一种或多种；和/或
所述填料为滑石粉、透明粉和耐磨粉中的一种或多种。
8.如权利要求1-7任一所述的紫外光固化涂料，其特征在于，所述紫外光固化涂料还包括颜料，所述颜料为钛白粉、酞青蓝色粉中的一种或多种。
9.一种用于铝合金表面的紫外光固化涂料的制备方法，包括如下步骤：
按照权利要求1-8任一所述的紫外光固化涂料的配方分别称取各组分；
将所述UV树脂、所述活性单体、所述分散剂、所述消泡剂、所述流平剂和所述防沉剂进行第一混料处理，得第一混料物；
将所述消光粉和所述填料加入所述第一混料物中，进行第二混合处理，得第二混料物；
将所述光引发剂和所述附着力促进剂加入所述第二混料物中，进行第三混料处理，得所述紫外光固化涂料。
10.如权利要求9所述的用于铝合金表面的紫外光固化涂料的制备方法，其特征在于，所述第一混料处理过程为：温度25-50℃，速度800-1000转/分钟，搅拌10-15分钟；和/或
所述第二混料处理过程为：温度30-70℃，速度1000-1500转/分钟，搅拌20-25分钟；和/或
所述第三混料处理过程为：温度25-60℃，速度800-1000转/分钟，搅拌10-15分钟。
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