CN107815153B - 一种仿氧化效果的铝制光固化微粉涂料及其制备方法 - Google Patents

一种仿氧化效果的铝制光固化微粉涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种仿氧化效果的铝制光固化微粉涂料，包含以下按质量份计的组分：有机硅改性聚氨酯30‑40份，聚碳酸酯改性聚氨酯10‑20份，丙烯酸酯类单体20‑30份，单官单体10‑20份，填料2‑4份，光引发剂3‑5份，0.1‑0.5份色粉，0.1‑0.5份的助剂，填料为气相二氧化硅，涂料的制备方法为：将有机硅改性聚氨酯、聚碳酸酯改性聚氨酯、丙烯酸酯类单体和单官单体投入到密闭分散桶中，加热分散，得到混溶液A；将气相二氧化硅、光引发剂和助剂投入到溶液A中，分散后冷却至常温即可，使用本发明提供的涂料处理后的铝板表面，基本性能和表面效果都非常接近传统的阳极氧化效果，继承了传统氧化效果的技术优点，解决了传统氧化方法带来的污染大，能耗高，产能低等一系列问题。

Description

一种仿氧化效果的铝制光固化微粉涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于光固化涂料技术领域，具体涉及一种仿氧化效果的铝制光固化微粉涂料及其制备方法。
背景技术
铝板作为一种工业材料，在建筑装饰，家电电气以及车辆制造方面得到了极为广泛的应用。阳极氧化铝板因为通过人为工艺在铝板表面形成一层致密的三氧化二铝保护膜，具有很好的防腐蚀效果以及细腻的表面视觉效果，从而被应用到很多高端的装饰或者制造领域。
传统的阳极氧化工艺，是以铝或铝合金制品为阳极，置于电解质溶液中进行通电处理，利用电解作用使其表面形成氧化铝薄膜的过程，称为铝及铝合金的阳极氧化处理。经过阳极氧化处理，铝表面能生成几个微米至几百个微米的氧化膜。比起铝合金的天然氧化膜，其耐蚀性、耐磨性和装饰性都有明显的改善和提高。阳极氧化膜具有较高的硬度和耐磨性、极强的附着能力、较强的吸附能力、良好的抗蚀性和电绝缘性及高的热绝缘性。由于这些特异的性能，使之在各方面都获得了广泛的应用。阳极氧化的主要用途有：(1)提高零件的耐磨、耐蚀性、耐气候腐蚀；(2)氧化生成的透明膜，可以着色制成各种彩色膜；(3)作为电容器介质膜；(4)提高与有机涂层的结合力，作涂装底层；(5)作电镀、搪瓷的底层；(6)正在开发的其它用途，太阳能吸收板、超高硬质膜、干润滑膜、触媒膜、纳米线、在多孔膜中沉积磁性合金作记忆元件。
传统阳极氧化工艺最大的问题是环保压力大，同时能耗也很大。正是因为这样的问题，发达国家范围内基本没有阳极氧化加工企业。随着我国经济的发展以及对环保的高度重视，近一两年来，长三角以及珠三角的阳极氧化企业陷入大范围的关停潮。然而，目前尚缺乏一种工艺或者涂料，能完美解决传统氧化方法带来的污染大、能耗高、产能低等一系列问题。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的之一是提供一种仿氧化效果的铝制光固化微粉涂料。
本发明的目的之二是提供上述涂料的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种仿氧化效果的铝制光固化微粉涂料，包含以下按质量份计的组分：
Figure BDA0001452661620000011
Figure BDA0001452661620000021
优选地，所述光固化涂料还包含0.1-0.5份色粉，所述色粉包含金色色粉、玫瑰金色粉、银粉。
优选地，所述光固化涂料还包含0.1-0.5份质量份的助剂，所述助剂为流平剂、消泡剂和分散剂中的一种或多种。
优选地，所述的丙烯酸酯类单体为丙烯酸乙酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸-2-羟基乙酯、丙烯酸-2-乙氧基乙酯、季戊四醇三丙烯酸酯中的至少一种。
优选地，所述的单官单体为丙烯酸异冰片酯(IBOA)。
优选地，所述的填料为气相二氧化硅、铝粉、片状石英粉和五氧化二钒中的一种或多种。
优选地，所述的光引发剂为苯偶姻及其衍生物、苯偶酰衍生物、二烷氧苯乙酮、苯基甲酮、酰基膦氧化物、活性胺供氢体中的至少一种。
进一步优选地，所述的光引发剂为JRCure-1104。
优选地，所述的流平剂为BYK-371、BYK-373、BYK-375、BYK-377、BYK-378中的至少一种；消泡剂为BYK-066N、BYK-051、BYK-052、BYK-067A、BYK-070中的至少一种；分散剂为TEGO-4010、TEGO-410、TEGO-432、TEGO-688中的至少一种。
进一步优选地，所述的流平剂为BYK-371，消泡剂为BYK-066N，分散剂为TEGO-4010。
一种仿氧化效果的铝制光固化微粉涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将有机硅改性聚氨酯、聚碳酸酯改性聚氨酯、丙烯酸酯类单体和特殊单官单体投入到密闭分散桶中，加热分散，得到混溶液A；
(2)将气相二氧化硅、光引发剂和助剂投入到溶液A中，分散后冷却至常温即可。
优选地，步骤(1)中所述的加热分散温度为40-80℃，分散时间为1-2小时。
本发明选用的填料中有气相二氧化硅，气相二氧化硅是超微细无机新材料之一，具有多孔性，无毒无味无污染，耐高温，将其用于涂料中，可以明显改善涂料的性能，如外墙涂料的耐洗刷性可以由原来的一千多次提高到一万多次，人工加速气候老化和人工辐射暴露老化时间可以由原来的250小时提高到600小时，此外涂膜与墙体结合强度大幅提高，涂膜硬度显著增加，表面自洁能力也获得改善。
使用本发明涂料对铝板表面进行处理的流程为：放卷—清洗—烘干—除油除氧化层—清洗—烘干—微细沙粒打磨--辊涂光固化亚光涂层。
使用本发明涂料处理后的铝板表面基本性能优良，主要性能参数如下：(1)表面硬度1H；(2)弯折实验≤1T；(3)微粉涂层厚度5-8微米；(4)耐丁酮性能：擦拭五十次不漏底；(5)耐水煮性能：100℃×1小时；(6)附着力：0级。
本发明的有益效果
1、使用本发明提供的涂料处理后的铝板表面，基本性能和表面效果都非常接近传统的阳极氧化效果；
2、本发明提供的涂料继承了传统氧化效果的技术优点，还完美解决了传统氧化方法带来的污染大，能耗高，产能低等一系列问题；
3、本发明提供的涂料可以常温固化，可满足不适于加热干燥法施工的产品；
4、本发明涂料的制备方法简单，生产工艺简单可控，安全性高，整个过程几乎没有废水废渣的排放，环保优势明显；
5、本发明提供的涂料具有在各种建筑装饰上使用的普适性，应用领域广泛。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供了一种仿氧化效果的光固化微粉涂料，制备方法包括以下步骤：
(1)将30份有机硅改性聚氨酯、10份聚碳酸酯改性聚氨酯、20份PET3A和10份特殊单官单体投入到密闭分散桶中，50℃分散1小时，得到混溶液A；
(2)将2份气相二氧化硅、3份光引发剂JRCure-1104和0.2份助剂投入到溶液A中，分散后冷却至常温即可。
实施例2
本实施例提供了一种仿氧化效果的光固化微粉涂料，制备方法包括以下步骤：
(1)将40份有机硅改性聚氨酯、20份聚碳酸酯改性聚氨酯、30份PET3A和20份特殊单官单体投入到密闭分散桶中，80℃分散1小时，得到混溶液A；
(2)将0.2份金色色粉、4份气相二氧化硅、5份光引发剂JRCure-1104和0.5份助剂投入到溶液A中，分散后冷却至常温即可。
实施例3
本实施例提供了一种仿氧化效果的光固化微粉涂料，制备方法包括以下步骤：
(1)将35份有机硅改性聚氨酯、15份聚碳酸酯改性聚氨酯、25份PET3A和15份特殊单官单体投入到密闭分散桶中，60℃分散2小时，得到混溶液A；
(2)将0.2份玫瑰金色粉、3份气相二氧化硅、4份光引发剂JRCure-1104和0.2份助剂投入到溶液A中，分散后冷却至常温即可。
实施例4
在辊涂生产线(含清洗烘干以及喷砂打磨)上，将实施例1所制备得到的50kg本色涂料用于0.15mm厚度的铝卷1吨的表面处理中，具体工艺如下：
(1)除油：将铝板放入化学除油药液中1min，将药水的温度控制在50℃，通常化学药液的配方为：NaOH 30g/L，工业洗涤剂0.5mL/L，其余为水。
(2)水洗：将除油后的铝卷置入温水中清洗，一般水温40℃，时间20s；
(3)酸洗除氧化膜：将水洗后的工件放入酸性溶液中，使水溶液中的硝酸与铝板表面的氧化层反应，除掉氧化层，一般硝酸的浓度为200mL浓硝酸配一升纯净水，反应时间控制在2min左右；
(4)温水及清水洗涤：将酸洗过后的工件放入45℃左右的温水中洗涤30s左右，然后放入常温清水中第二次洗涤，以彻底除去工件表面残留的酸及化学反应残留物；
(5)烘干：将水洗过的铝卷放在辊涂线烘烤通道中烘烤2min，一般烘烤温度在65℃氏度左右即可，判断标准就是表面无残留水雾，铝板表面干燥如新。
(6)辊涂光固化哑光微粉涂层：将烘干后铝卷用滚涂机涂布一道光固化涂层，固化时辊涂线烘烤温度设定为50℃，线速18m/min，时间大约3min，UV固化室固化能量为800mJ/cm2，该固化涂层厚度约为10um，涂膜硬度〉1H，对铝材的附着达到0级，耐弯折可以达到1T，耐盐雾性能能达到中性5％氯化钠水溶液48h无变化，耐紫外线老化可以达到120小时以上，整个工艺流程完成大约为7min；
(7)覆塑料膜保护：在涂布好的铝板表面覆盖一层塑料薄膜，对涂层进行保护，产品制作完成。
实施例5
在辊涂生产线(含清洗烘干以及喷砂打磨)上，将实施例2所制备得到的50kg金色涂料用于0.5mm厚度的铝卷1吨的表面处理中，具体工艺如下：
(1)除油：将铝板放入化学除油药液中min，将药水的温度控制在55℃，通常化学药液的配方为：NaOH40g/L，工业洗涤剂0.75mL/L，其余为水。
(2)水洗：将除油后的铝卷置入温水中清洗，一般水温40℃，时间20-30s；
(3)酸洗除氧化膜：将水洗后的工件放入酸性溶液中，使水溶液中的硝酸与铝板表面的氧化层反应，除掉氧化层，一般硝酸的浓度为260mL浓硝酸配一升纯净水，反应时间控制在2min左右；
(4)温水及清水洗涤：将酸洗过后的工件放入45℃左右的温水中洗涤30s左右，然后放入常温清水中第二次洗涤，以彻底除去工件表面残留的酸及化学反应残留物；
(5)烘干：将水洗过的铝卷放在辊涂线烘烤通道中烘烤2-3min，一般烘烤温度在65℃氏度左右即可，判断标准就是表面无残留水雾，铝板表面干燥如新。
(6)辊涂光固化哑光微粉涂层：将烘干后铝卷用滚涂机涂布一道光固化涂层，固化时辊涂线烘烤温度设定为50℃，线速18m/min，时间大约3min，UV固化室固化能量为1000mJ/cm2，该固化涂层厚度约为10um，涂膜硬度〉1H，对铝材的附着达到0级，耐弯折可以达到1T，耐盐雾性能能达到中性5％氯化钠水溶液48h无变化，耐紫外线老化可以达到120小时以上，整个工艺流程完成大约为7min；
(7)覆塑料膜保护：在涂布好的铝板表面覆盖一层塑料薄膜，对涂层进行保护，产品制作完成。
实施例6
在辊涂生产线(含清洗烘干以及喷砂打磨)上，将实施例1所制备得到的50kg本色涂料用于0.7mm厚度的铝卷1吨的表面处理中，具体工艺如下：
(1)除油：将铝板放入化学除油药液中2min，将药水的温度控制在65℃，通常化学药液的配方为：NaOH 50g/L，工业洗涤剂1mL/L，其余为水。
(2)水洗：将除油后的铝卷置入温水中清洗，一般水温40℃，时间20-30s；
(3)酸洗除氧化膜：将水洗后的工件放入酸性溶液中，使水溶液中的硝酸与铝板表面的氧化层反应，除掉氧化层，一般硝酸的浓度为300mL浓硝酸配一升纯净水，反应时间控制在2min左右；
(4)温水及清水洗涤：将酸洗过后的工件放入45℃左右的温水中洗涤30s左右，然后放入常温清水中第二次洗涤，以彻底除去工件表面残留的酸及化学反应残留物；
(5)烘干：将水洗过的铝卷放在辊涂线烘烤通道中烘烤3min，一般烘烤温度在65℃氏度左右即可，判断标准就是表面无残留水雾，铝板表面干燥如新。
(6)辊涂光固化哑光微粉涂层：将烘干后铝卷用滚涂机涂布一道光固化涂层，固化时辊涂线烘烤温度设定为50℃，线速18m/min，时间大约3min，UV固化室固化能量为1200mJ/cm2，该固化涂层厚度约为10-12um，涂膜硬度〉1H，对铝材的附着达到0级，耐弯折可以达到1T，耐盐雾性能能达到中性5％氯化钠水溶液48h无变化，耐紫外线老化可以达到120小时以上，整个工艺流程完成大约为7min；
(7)覆塑料膜保护：在涂布好的铝板表面覆盖一层塑料薄膜，对涂层进行保护，产品制作完成。

Claims (3)

1.一种仿氧化效果的铝制光固化微粉涂料，其特征在于，包含以下按质量份计的组分：
30份有机硅改性聚氨酯，10份聚碳酸酯改性聚氨酯，20份PET3A和10份丙烯酸异冰片酯，2份气相二氧化硅，3份光引发剂JRCure-1104和0.2份助剂；
所述的仿氧化效果的铝制光固化微粉涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将有机硅改性聚氨酯、聚碳酸酯改性聚氨酯、PET3A和丙烯酸异冰片酯投入到密闭分散桶中，加热分散，得到混溶液A；
(2)将气相二氧化硅、光引发剂JRCure-1104和助剂投入到溶液A中，分散后冷却至常温即可；
步骤(1)中所述的加热分散温度为40-80℃，分散时间为1-2小时。
2.根据权利要求1所述的仿氧化效果的铝制光固化微粉涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将有机硅改性聚氨酯、聚碳酸酯改性聚氨酯、PET3A和丙烯酸异冰片酯投入到密闭分散桶中，加热分散，得到混溶液A；
(2)将气相二氧化硅、光引发剂JRCure-1104和助剂投入到溶液A中，分散后冷却至常温即可。
3.根据权利要求2所述的仿氧化效果的铝制光固化微粉涂料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的加热分散温度为40-80℃，分散时间为1-2小时。
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