CN107629664A - 一种用于手机屏幕的水性聚氨酯清漆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于手机屏幕的水性聚氨酯清漆，属于涂料技术领域。由如下重量份的原料制备得到：水性羟基聚丙烯酸树脂与水性聚氨酯树脂的混合树脂65‑85份、改性纳米氧化锌1‑2份、改性纳米二氧化钛1‑2份、流平剂2‑4份、消泡剂1‑2份、成膜助剂5‑10份、去离子水1‑10份、水性固化剂20‑30份、溶剂7‑14份；其中，所述用于手机屏幕的水性聚氨酯清漆中固含量控制在35wt％‑40wt％。本发明所述用于手机屏幕的水性聚氨酯清漆具有优异的防紫外线性能和良好的透光，并且具有优异的耐酸、耐碱等物理性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于手机屏幕的水性聚氨酯清漆及其制备方法，属于涂料领域。
背景技术
随着科学的发展，手机铸件在大家生活中普及，甚至已经达到必不可少的地位。目前，手机已经不再单单是通讯工具了，尤其是智能手机普及以来，它已经成为集多媒体、交友、查阅信息甚至是电子钱包于一体的工具，总之生活中方方面面都可以看到手机的影子。这些优点在带给我们便利的同时，使很多人患上了手机依赖症，很多人每天要花大量的时间来面对手机屏幕，但很少有人重视手机屏幕能够发出大量对眼睛有害的紫外线，会导致眼睛发涩、发干甚至是眼癌等问题，而目前的手机屏幕技术还不能有效阻止紫外线的发生，所以，寻找一种能够阻挡紫外线为人眼提供防护，并不影响手机正常使用的环境友好型防护层迫在眉睫。本发明旨在寻找一种工艺简单、可有效抵抗紫外线的涂层，该涂层不会对手机屏幕透光性、色彩和操作产生任何不便，是一种新型环保防紫外线的水性聚氨酯清漆。
发明内容
针对上述现有问题，本发明提供一种具有干燥快、底面合一、耐水性耐油性优异、硬度高耐刮擦以及可以隔离有害紫外线等优点的用于手机屏幕的水性聚氨酯清漆。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于手机屏幕的水性聚氨酯清漆，由如下重量份的原料制备得到：水性羟基聚丙烯酸树脂与水性聚氨酯树脂的混合树脂65-85份、改性纳米氧化锌1-2份、改性纳米二氧化钛1-2份、流平剂2-4份、消泡剂1-2份、成膜助剂5-10份、去离子水1-10份、水性固化剂20-30份、溶剂7-14份；其中，所述用于手机屏幕的水性聚氨酯清漆中固含量控制在35
wt％-40wt％。
进一步地，所述改性纳米二氧化钛和改性纳米氧化锌均为经聚羧酸钠盐改性处理的粒径在1～100nm之间的纳米粉体。
进一步地，所述改性纳米二氧化钛和改性纳米氧化锌的改性处理方法包括如下步骤：
(1)分别将纳米二氧化钛、纳米氧化锌与固含量为40wt％的聚羧酸钠盐溶液按质量比为(5～9)：(2～3)混合，分别在600～800rpm下均匀分散30min；
(2)分别将步骤(1)中搅拌分散后的混合溶液在60℃～70℃下干燥20min后，再在40℃下干燥至恒重；
(3)分别将经干燥后的产品在粉磨机中进行研磨，得到粒径为1～100nm之间的改性纳米二氧化钛和粒径为1～100nm之间的改性纳米氧化锌。
进一步地，所述改性纳米二氧化钛粒径为30nm-50nm，所述改性纳米氧化锌粒径为30nm-50nm。
进一步地，所述水性聚氨酯树脂为为德国拜耳的A-2646、水性羟基丙烯酸树脂为德国拜耳的A-2470；其中所述A-2646和A-2470添加量的质量比为1:1。
进一步地，所述水性抗油剂为改性聚有机硅氧烷；所述流平剂为硅氧烷双表面活性剂和不含VOC的丙烯酸流动和流平剂中的一种或两种；所述成膜助剂为二丙二醇甲醚和二丙二醇丁醚中的一种或两种；所述水性固化剂为为基于异氟尔酮二异氰酸酯的亲水改性脂肪族异氰酸酯和基于六亚甲基二异氰酸酯的亲水性脂肪族聚异氰酸酯的一种或两种。
进一步地，所述消泡剂为磷酸酯类疏水性消泡抑制剂，密度为0.945±0.005g/cm3，酸值≤3mg KOH/g；所述溶剂为丙二醇二乙酸酯，比重为1.04-1.07g/cm3，25℃下粘度为2.6mpa.s。
进一步地，本发明还提供了所述用于手机屏幕的水性聚氨酯清漆的制备方法，包括如下步骤：
步骤a.将水性羟基聚丙烯酸分散体、改性纳米氧化锌、改性纳米二氧化钛、流平剂、消泡剂、成膜助剂、去离子水、按照重量份依次加入备料罐中，投料间隔为2min；以600-1000rpm的转速匀速分散15min，保证分散后的漆浆均匀，过滤灌装，为组份A；
步骤b.将水性固化剂、溶剂按照重量份依次加入投料罐中，投料间隔为2min；以600-800rpm的转速匀速分散10min，过滤灌装，为组份B；
步骤c.使用时，将组份A与组份B进行充分搅拌混合，比例为A:B＝3:1。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)本发明所述用于手机屏幕的水性聚氨酯清漆，通过添加改性纳米二氧化钛和改性纳米氧化锌复合纳米粒子制备环保水性涂层，不但可以作为手机屏幕紫外线隔离层，还可以对手机屏幕提供防刮擦磕碰等保护。在能保证手机正常使用的前提下，具有有效吸收和散射手机屏幕发出的紫外线的优点，且涂层的光泽度高、装饰性强、干燥快、底面合一、耐水性耐油性优异。本发明所述用于手机屏幕的水性聚氨酯清漆具有优异的防紫外线性能和良好的透光，并且具有优异的耐酸、耐碱等物理性能。
(2)本发明所述用于手机屏幕的水性聚氨酯清漆，采用聚羧酸钠盐对纳米二氧化钛和纳米氧化锌进行改性，尤其是采用本发明所述改性方法对纳米二氧化钛和纳米氧化锌进行改性后，得到的改性纳米二氧化钛和改性氧化锌，用于手机屏幕的水性聚氨酯清漆时，其不但可以大大提高水性聚氨酯清漆的耐磨性、耐油、耐酸等物理性能。采用本发明所述改性方法的纳米二氧化钛和纳米氧化锌制备得到的水性聚氨酯清漆其防紫外性能相对于直接添加纳米二氧化钛和纳米氧化锌的水性聚氨酯清漆的紫外线UVA透过率可以降低89％，UVB透过率可以降低90％，耐磨性提高可以高达32％、耐油和耐酸都具有显著提高，具有突出的有益效果。
具体实施方式
以下结合实施例，对本发明作进一步具体描述，但不局限于此。
下述实施方式中所采用的原料如无特殊说明均为市售原料，其中，下述实施方式中采用的部分原料的具体型号如下：
水性羟基聚丙烯酸树脂为德国拜耳的A-2470；
水性聚氨酯树脂为德国拜耳的A-2646；
水性抗油剂为东莞三成化工的SC-402A；
流平剂为德固赛迪高的tego270；
消泡剂为德固赛迪高的tego810和902W；
成膜助剂为陶氏的DPNB；
水性固化剂为德国拜耳的401-70或3100；
溶剂为丙二醇二乙酸酯。
实施例1
本实施例中，所述用于手机屏幕的水性聚氨酯清漆，由如下重量份的原料制备得到：水性羟基聚丙烯酸树脂A-2470与水性聚氨酯树脂A-2646按质量比为1:1的混合的混合树脂66份、粒径为20nm的改性纳米氧化锌1份、粒径为50nm的改性纳米二氧化钛1份、流平剂2份、消泡剂1份、成膜助剂5份、去离子水2份、401-70水性固化剂20份、溶剂7份；所述用于手机屏幕的水性聚氨酯清漆中固含量控制在35wt％；
其中，所述改性纳米二氧化钛和改性纳米氧化锌的改性处理方法包括如下步骤：
(1)分别将纳米二氧化钛和纳米氧化锌与固含量为40wt％的聚羧酸钠盐溶液按质量比为5：3混合，分别在600rpm下均匀分散30min；
(2)分别将步骤(1)中均匀分散后的混合溶液在60℃下干燥20min后，再在40℃下干燥至恒重；
(3)分别将经干燥后的产品在粉磨机中进行研磨，得到粒径为50nm之间的改性纳米二氧化钛和粒径为20nm之间的改性纳米氧化锌。
实施例2
本实施例中，所述用于手机屏幕的水性聚氨酯清漆B，由如下重量份的原料制备得到：水性羟基聚丙烯酸树脂A-2470与水性聚氨酯树脂A-2646按质量比为1:1的混合的混合树脂72份、粒径为40nm改性纳米氧化锌1.2份、粒径为30nm改性纳米二氧化钛1.3份、流平剂2.1份、消泡剂1.2份、成膜助剂6.8份、去离子水4份、3100水性固化剂25份、溶剂9份；所述用于手机屏幕的水性聚氨酯清漆中固含量控制在37wt％；
其中，所述改性纳米二氧化钛和改性纳米氧化锌的改性处理方法包括如下步骤：
(1)分别将纳米二氧化钛和纳米氧化锌与固含量为40wt％的聚羧酸钠盐溶液按质量比为5：3混合，分别在700rpm下均匀分散30min；
(2)分别将步骤(1)中均匀分散后的混合溶液在60℃下干燥20min后，再在40℃下干燥至恒重；
(3)分别将经干燥后的产品在粉磨机中进行研磨，得到粒径为30nm之间的改性纳米二氧化钛和粒径为40nm之间的改性纳米氧化锌。
实施例3
本实施例中，所述用于手机屏幕的水性聚氨酯清漆C，由如下重量份的原料制备得到：水性羟基聚丙烯酸树脂A-2470与水性聚氨酯树脂A-2646按质量比为1:1的混合的混合树脂74份、粒径为30nm改性纳米氧化锌1.4份、粒径为40nm改性纳米二氧化钛1.6份、流平剂3.1份、消泡剂1.3份、成膜助剂8份、去离子水5份、3100水性固化剂23份、溶剂10份；所述用于手机屏幕的水性聚氨酯清漆中固含量控制在37wt％；
其中，所述改性纳米二氧化钛和改性纳米氧化锌的改性处理方法包括如下步骤：
(1)将纳米二氧化钛与固含量为40wt％的聚羧酸钠盐溶液按质量比为7：2混合，在750rpm下均匀分散30min；将纳米氧化锌与固含量为40wt％的聚羧酸钠盐溶液按质量比为6：2.5混合，在700rpm下均匀分散30min；
(2)将步骤(1)中均匀分散后的纳米二氧化钛混合溶液在60℃下干燥20min后，再在40℃下干燥至恒重；将步骤(1)中均匀分散后的纳米氧化锌混合溶液在65℃下干燥20min后，再在40℃下干燥至恒重；
(3)分别将步骤(2)中经干燥后的产品在粉磨机中进行研磨，得到粒径为40nm的改性纳米二氧化钛和粒径为30nm的改性纳米氧化锌。
实施例4
本实施例中，所述用于手机屏幕的水性聚氨酯清漆D，由如下重量份的原料制备得到：水性羟基聚丙烯酸树脂A-2470与水性聚氨酯树脂A-2646按质量比为1:1的混合的混合树脂78份、粒径为100nm改性纳米氧化锌1.6份、粒径为1nm改性纳米二氧化钛1.7份、流平剂2.4份、消泡剂1.6份、成膜助剂8.5份、去离子水7份、401-70水性固化剂27份、溶剂12份；所述用于手机屏幕的水性聚氨酯清漆中固含量控制在40wt％；
其中，所述改性纳米二氧化钛和改性纳米氧化锌的改性处理方法包括如下步骤：
(1)分别将纳米二氧化钛和纳米氧化锌与固含量为40wt％的聚羧酸钠盐溶液按质量比为8：3混合，分别在650rpm下均匀分散30min；
(2)分别将步骤(1)中均匀分散后的混合溶液在65℃下干燥20min后，再在40℃下干燥至恒重；
(3)分别将经干燥后的产品在粉磨机中进行研磨，得到粒径为1nm之间的改性纳米二氧化钛和粒径为100nm之间的改性纳米氧化锌。
实施例5
本实施例中，所述用于手机屏幕的水性聚氨酯清漆E，由如下重量份的原料制备得到：水性羟基聚丙烯酸树脂A-2470与水性聚氨酯树脂A-2646按质量比为1:1的混合的混合树脂85份、粒径为1nm改性纳米氧化锌2份、粒径为100nm改性纳米二氧化钛2份、流平剂2.9份、消泡剂1.8份、成膜助剂10份、去离子水10份、401-70水性固化剂29份、溶剂14份；所述用于手机屏幕的水性聚氨酯清漆中固含量控制在36wt％；
其中，所述改性纳米二氧化钛和改性纳米氧化锌的改性处理方法包括如下步骤：
(1)分别将纳米二氧化钛和纳米氧化锌与固含量为40wt％的聚羧酸钠盐溶液按质量比为9：2混合，分别在800rpm下均匀分散30min；
(2)分别将步骤(1)中均匀分散后的混合溶液在70℃下干燥20min后，再在40℃下干燥至恒重；
(3)分别将经干燥后的产品在粉磨机中进行研磨，得到粒径为100nm之间的改性纳米二氧化钛和粒径为1nm之间的改性纳米氧化锌。
上述实施例1～5中所述用于手机屏幕的水性聚氨酯清漆均按如下制备方法如下：
步骤a.将水性羟基聚丙烯酸分散体、改性纳米氧化锌、改性纳米二氧化钛、流平剂、消泡剂、成膜助剂、去离子水、按照各自重量份依次加入备料罐中，投料间隔为2min；以600-1000rpm的转速匀速分散15min，保证分散后的漆浆均匀，过滤灌装，为组份A；
步骤b.将水性固化剂、溶剂按照重量份依次加入投料罐中，投料间隔为2min；以600-800rpm的转速匀速分散10min，过滤灌装，为组份B；
步骤c.使用时，将组份A与组份B进行充分搅拌混合，比例为A:B＝3:1。
进一步地，为了能够说明本发明所具有的有益效果，本发明还提供了如下对比例进行进一步说明。
对比例1：将实施例3中改性纳米氧化锌全部替换为等量、等粒径的纳米氧化锌；改性纳米二氧化钛全部替换为等量、等粒径的纳米二氧化钛，其余组分不变。
对比例2：将实施例1中水性羟基聚丙烯酸树脂A-2470与水性聚氨酯树脂A-2646按质量比为1:1的混合的混合树脂全部替换为等量的水性羟基聚丙烯酸树脂A-2470，其余组分不变。
对比例3：将实施例1中水性羟基聚丙烯酸树脂A-2470与水性聚氨酯树脂A-2646按质量比为1:1的混合的混合树脂全部替换为等量的水性聚氨酯树脂A-2646，其余组分不变。
进一步地，本发明还对上述实施例1～5和对比例1～3中所述的用于手机屏幕的水性聚氨酯清漆进行了性能测试，测试结果如表1所示：
表1各实施例和对比例测试结果
进一步地，本发明还对实施例1～5及对比例1～3中制备得到的用于手机屏幕的水性聚氨酯清漆进行了防紫外线、透光率的性能测试，将实施例1～5中制备得到的用于手机屏幕的水性聚氨酯清漆A～E，及对比例中制备得到的清漆分别用80#线棒涂敷于玻璃表面，漆膜厚度为15μm，按照GB/T 18830测试标准进行性能测试，测试结果如表2所示。
表2各实施例和对比例防紫外线、透光率的性能测试
此外，表2中所列UPF值根据标准所述，其标识方法如表3所示：
表3UPF值标识方法
由上述测试结果可知，(1)添加经改性后的纳米二氧化钛和纳米氧化锌后，与水性羟基聚丙烯酸树脂和水性聚氨酯树脂共同相配合使用，协同效果使得产品具有优异的耐油、耐酸、耐碱物理性能和优异的防紫外线性能，同时又具有较好得透明性，涂有聚氨酯涂层的玻璃对可见光和近红外光透过率相当高，对手机正常使用时不会产生不利影响；(2)水性羟基聚丙烯酸树脂A-2470和水性聚氨酯树脂A-2646配合使用，可以使产品具有优异的耐油、耐酸、耐碱物理性能。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造权利要求的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种用于手机屏幕的水性聚氨酯清漆，其特征在于，由如下重量份的原料制备得到：水性羟基聚丙烯酸树脂与水性聚氨酯树脂的混合树脂65-85份、改性纳米氧化锌1-2份、改性纳米二氧化钛1-2份、流平剂2-4份、消泡剂1-2份、成膜助剂5-10份、去离子水1-10份、水性固化剂20-30份、溶剂7-14份；其中，所述用于手机屏幕的水性聚氨酯清漆中固含量控制在35wt％-40wt％。
2.据权利要求1所述用于手机屏幕的水性聚氨酯清漆，其特征在于，由如下重量份的原料制备得到：水性羟基聚丙烯酸树脂与水性聚氨酯树脂的混合树脂66-85份、改性纳米氧化锌1-2份、改性纳米二氧化钛1-2份、流平剂2-3.1份、消泡剂1-1.8份、成膜助剂5-10份、去离子水2-10份、水性固化剂20-29份、溶剂7-14份；其中，所述用于手机屏幕的水性聚氨酯清漆中固含量控制在35wt％-40wt％。
3.据权利要求1或2所述用于手机屏幕的水性聚氨酯清漆，其特征在于，由如下重量份的原料制备得到：水性羟基聚丙烯酸树脂与水性聚氨酯树脂的混合树脂74份、改性纳米氧化锌1.4份、改性纳米二氧化钛1.6份、流平剂3.1份、消泡剂1.3份、成膜助剂8份、去离子水5份、水性固化剂23份、溶剂10份；其中，所述用于手机屏幕的水性聚氨酯清漆中固含量控制在35wt％-40wt％。
4.据权利要求1～3任一所述用于手机屏幕的水性聚氨酯清漆，其特征在于，所述改性纳米二氧化钛和改性纳米氧化锌均为经聚羧酸钠盐改性处理的粒径在1～100nm之间的纳米粉体。
5.根据权利要求4所述用于手机屏幕的水性聚氨酯清漆，其特征在于，所述改性纳米二氧化钛和改性纳米氧化锌的改性处理方法包括如下步骤：
(1)分别将纳米二氧化钛、纳米氧化锌与固含量为40wt％的聚羧酸钠盐溶液按质量比为(5～9)：(2～3)混合，分别在600～800rpm下均匀分散30min；
(2)分别将步骤(1)中搅拌分散后的混合溶液在60℃～70℃下干燥20min后，再在40℃下干燥至恒重；
(3)分别将经干燥后的产品在粉磨机中进行研磨，得到粒径为1～100nm之间的改性纳米二氧化钛和粒径为1～100nm之间的改性纳米氧化锌。
6.根据权利要求4或5所述用于手机屏幕的水性聚氨酯清漆，其特征在于，所述改性纳米二氧化钛粒径为30nm-50nm，所述改性纳米氧化锌粒径为30nm-50nm。
7.根据权利要求1～6任一所述用于手机屏幕的水性聚氨酯清漆，其特征在于，所述水性聚氨酯树脂为为德国拜耳的A-2646、水性羟基丙烯酸树脂为德国拜耳的A-2470；其中所述A-2646和A-2470添加量的质量比为1:1。
8.根据权利要求1～7任一所述用于手机屏幕的水性聚氨酯清漆，其特征在于，所述水性抗油剂为改性聚有机硅氧烷；所述成膜助剂为二丙二醇甲醚和二丙二醇丁醚中的一种或两种；所述水性固化剂为为基于异氟尔酮二异氰酸酯的亲水改性脂肪族异氰酸酯和基于六亚甲基二异氰酸酯的亲水性脂肪族聚异氰酸酯的任意一种或两种。
9.根据权利要求1～8任一所述用于手机屏幕的水性聚氨酯清漆，其特征在于，所述消泡剂为磷酸酯类疏水性消泡抑制剂，密度为0.945±0.005g/cm3，酸值≤3mg KOH/g；所述溶剂为丙二醇二乙酸酯，比重为1.04-1.07g/cm3，25℃下粘度为2.6mpa.s。
10.权利要求1～9任一所述用于手机屏幕的水性聚氨酯清漆的制备方法，包括如下步骤：
步骤a.将水性羟基聚丙烯酸分散体、改性纳米氧化锌、改性纳米二氧化钛、流平剂、消泡剂、成膜助剂、去离子水、按照重量份依次加入备料罐中，投料间隔为2min；以600-1000rpm的转速匀速分散15min，保证分散后的漆浆均匀，过滤灌装，为组份A；
步骤b.将水性固化剂、溶剂按照重量份依次加入投料罐中，投料间隔为2min；以600-800rpm的转速匀速分散10min，过滤灌装，为组份B；
步骤c.使用时，将组份A与组份B进行充分搅拌混合，比例为A:B＝3:1。
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