CN107936805A - 一种水性自清洁涂层及其制备方法 - Google Patents

一种水性自清洁涂层及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉膜材料技术领域，具体公开一种水性自清洁涂层及其制备方法。所述水性自清洁涂层，按重量份数计，包括以下组分：水性聚氨酯树脂：45‑50份，水性聚偏氟乙烯：45‑50份，消泡剂：0.2‑0.6份，分散剂：0.4‑1.2份，消光剂：3.0‑4.0份，光引发剂：0.1‑0.5份。本发明首先将各组分混料，喷涂，分别经过热固化和紫外热固化，制备工艺相对成熟，稳定性强；根据严格的配比和制备工艺，可以保持产品的一致性，可以根据实物保护层的需求，调整原料的配比达到亮光，哑光或蜡膜感的表面。

Description

一种水性自清洁涂层及其制备方法
技术领域
本发明涉及膜材料技术领域，尤其涉及一种水性自清洁涂层及其制备方法。
背景技术
目前市场上见到的产品，比如木地板，塑胶地板，墙纸，机器外壳，冰箱等等，大多没有表面保护层，或者很少采用溶剂型保护层，存在产品的使用寿命短，容易磨损，不环保等等诸多问题。
发明内容
针对现有寿命短，容易磨损，不环保等问题，本发明提供一种水性自清洁涂层。
进一步地，本发明还提供一种水性自清洁涂层的制备方法。
为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：
一种水性自清洁涂层，按重量份数计，包括以下组分：水性聚氨酯树脂：45-50份，水性聚偏氟乙烯：45-50份，消泡剂：0.2-0.6份，分散剂：0.4-1.2份，消光剂：3.0-4.0份，光引发剂：0.1-0.5份。
相对于现有技术，本发明提供的水性自清洁涂层具有以下优势：
(1)水性聚氨酯是以水代替有机溶剂作为分散介质的新型聚氨酯体系，无污染、安全可靠、机械性能优良、相容性好、易于改性；
(2)水性聚偏氟乙烯具有优良的耐化学腐蚀性、优良的耐高温色变性和耐氧化性、优良的耐磨性、柔韧性、很高的抗涨强度和耐冲击性强度，同时具有优良的耐紫外线和高能辐射性。
进一步地，本发明还提供所述水性自清洁涂层的制备方法。该制备方法，至少包括以下步骤：
步骤1、按照上述的原料配比称取各组分，进行混料处理得到喷涂料；
步骤2、将所述喷涂料均匀喷涂到实物表面，形成涂层，进行热固化；
步骤3、所述热固化完毕后，采用紫外光对涂层进行紫外光固化；
步骤4、所述紫外光固化完毕后，冷却成形，得到水性自清洁涂层。
相对于现有技术，本发明提供的水性自清洁涂层的制备方法，具有以下优势：
(1)采用喷涂方式将所述喷涂料均匀的喷涂到实物表面，然后烘干水分，达到初级成膜状态，附着在实物表面；然后通过二次固化，加强保护涂层的稳定性，提高成品水性自清洁涂层的使用寿命；
(2)本发明制得的水性自清洁涂层，是一种弹性涂层，可以减少外力对实物的损伤，隔绝实物与外界的直接接触，同时涂层可以隔断塑胶地板与外界的接触，隔绝有害物质的挥发，减少塑胶地板TVOC(总挥发性有机物)的排放，达到环保的标准；
(3)本发明制得的水性自清洁涂层耐磨性较高，可以在实物表面形成非常致密的保护层，且保护持久，同打蜡的功能相同，同等摩擦情况下使用寿命远远超过打蜡(如地板试用，标准膜厚至少可以免打蜡5年以上)；
(4)本发明制得的水性自清洁涂层具有防滑功能，将水性自清洁涂层附着在实物上，可以提高滑动系数；
(5)本发明制得的水性自清洁涂层应用范围广，针对不同的基材都有很好的附着力。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，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。
本发明实施例提供一种水性自清洁涂层，按重量份数计，包括以下组分：水性聚氨酯树脂：45-50份，水性聚偏氟乙烯：45-50份，消泡剂：0.2-0.6份，分散剂：0.4-1.2份，消光剂：3.0-4.0份，光引发剂：0.1-0.5份。
水性聚氨酯是以水代替有机溶剂作为分散介质的新型聚氨酯体系，无污染、安全可靠、机械性能优良、相容性好、易于改性；水性聚偏氟乙烯具有优良的耐化学腐蚀性、优良的耐高温色变性和耐氧化性、优良的耐磨性、柔韧性、很高的抗涨强度和耐冲击性强度，同时具有优良的耐紫外线和高能辐射性。
优选地，按重量份数计，包括以下组分：水性聚氨酯树脂：45份，水性聚偏氟乙烯：50份，消泡剂：0.4份，分散剂：0.8份，消光剂：3.5份，光引发剂：0.3份。
优选地，所述水性聚氨酯树脂包括Bayer UV 4000和Akema DF1260。
优选地，所述Bayer UV 4000和Akema DF1260的质量比为(8-9)：(10-11)。
优选地，所述消泡剂为有机硅消泡剂，如BYK 022；所述分散剂为Disperse 710；所述消光剂为TS100；所述光引发剂为Irgacure 500。
有机硅消泡剂主要成分为硅油，由于硅油特殊的化学结构，既不与水或含极性基团的物质相溶，也不与烃类或含烃基的有机物相溶。由于硅油对各类物质的不溶性，因而应用面广，既使用水体系消泡，又可在油体系中使用，且表面张力小，热稳定性好，化学稳定性好，同时硅油已被证明对人畜没有毒性，消泡力强。
所述消光剂TS100纯度高，导电性能低，同时可以增加粉末涂料的流动性及贮存稳定性。
所述光引发剂Irgacure 500粘度低，添加方便，并可以降低体系粘度，适用于对紫外固化的涂料。
本发明在提供该水性自清洁涂层的前提下，还进一步提供了该水性自清洁涂层的制备方法。
在任一实施例中，该制备方法至少包括以下步骤：
步骤1、按照上述的原料配比称取各组分，进行混料处理得到喷涂料；
步骤2、将所述喷涂料均匀喷涂到实物表面，形成涂层，进行热固化；
步骤3、所述热固化完毕后，采用紫外光对涂层进行紫外光固化；
步骤4、所述紫外光固化完毕后，冷却成形，得到水性自清洁涂层。
本发明采用喷涂方式将的材料均匀的喷涂到实物表面，然后烘干水分，达到初级成膜状态，附着在实物表面。然后通过二次固化，加强保护涂层的稳定性，提高使用寿命。
下面对上述制备方法做进一步的解释说明：
优选地，所述步骤1中首先将水性聚氨酯树脂在400-600rpm的转速下搅拌均匀；然后在400-600rpm的转速下加入消泡剂和分散剂，加完后在900-1100rpm的转速下搅拌8-12min；然后加入消光剂，在1900-2100rpm的转速下搅拌8-22min；然后加入光引发剂，在1900-2100rpm的转速下搅拌8-12min，静置8-12h得到喷涂料。
优选地，所述步骤1中首先将水性聚氨酯树脂在400-600rpm的转速下搅拌均匀；然后在400-600rpm的转速下加入消泡剂和分散剂，加完后在1000rpm的转速下搅拌8-12min；然后加入消光剂，在2000rpm的转速下搅拌8-22min；然后加入光引发剂，在1900-2100rpm的转速下搅拌8-12min，静置8-12h得到喷涂料。
混料过程中，将各组分中，固体粉料要一点一点慢慢添加，加一部分搅拌一会，等溶进去之后再加一部分，因为短时间内全部倒进去会比较难混合均匀；同时连续搅拌后制成的喷涂料会有很多气泡，静置可以消泡和沉淀喷涂料中的大颗粒。
优选地，其特征在于：所述喷涂料的粘度为2000-3000mPa.s。
采用DIN4杯，在23℃条件下测得所述喷涂料的连续时间为28-32s，粘度为2000-3000mPa.s。
优选地，所述步骤2中热固化处理条件为：温度为80-120℃，时间为2-5min；和/或
所述步骤3中紫外光固化时间为1-2s。
由于紫外光固化的特殊性，固化时间短，收缩率比较大，一般紫外光固化涂料在实物上的附着比较难，对喷涂料和成膜工艺的要求比较高。本发明的成膜工艺中先采用烘干水分再进行紫外光固化的方法，加强水性自清洁涂层的稳定性。
为了更好的说明本发明实施例提供的，下面通过实施例做进一步的举例说明。
如无特别意外说明，以下实施例中本发明各组分使用的各原料皆为行业通用原料。水性聚氨酯树脂：Bayer UV 4000固含量为42％，采购自拜耳；Akema DF 1260固含量为40％，采购自阿科玛。消泡剂BYK 022固含量为100％，采购自BYK；分散剂Disperse 710固含量为100％，采购自迪高；消光剂TS100固含量为100％，采购自赢创德固赛；光引发剂Irgacure 500固含量为100％，采购自汽巴精化(Ciba)。
实施例1
本实施例提供一种水性自清洁涂层，按重量份数计，包括以下组分：水性聚氨酯树脂：45份，水性聚偏氟乙烯：49份，消泡剂：0.6份，分散剂：1.2份，消光剂：4.0份，光引发剂：0.5份。
本实施例中，该制备方法包括以下步骤：
步骤1、按照上述的原料配比称取各组分，进行混料处理得到喷涂料；
所述混料过程为：首先将水性聚氨酯树脂在600rpm的转速下搅拌均匀；然后在600rpm的转速下加入消泡剂和分散剂，加完后在900rpm的转速下搅拌12min；然后加入消光剂，在1900rpm的转速下搅拌22min；然后加入光引发剂，在1900rpm的转速下搅拌12min，静置8h得到喷涂料，在23℃条件下，测得喷涂料的粘度为2300mPa.s；
步骤2、将所述喷涂料均匀喷涂到实物表面，形成涂层，进行热固化，所述热固化条件为：80℃下烘干5min；
步骤3、所述热固化完毕后，采用紫外光对涂层进行紫外光固化，时间为1s；
步骤4、所述紫外光固化完毕后，冷却成形，得到水性自清洁涂层。
实施例2
本实施例提供一种水性自清洁涂层，按重量份数计，包括以下组分：水性聚氨酯树脂：48份，水性聚偏氟乙烯：48份，消泡剂：0.2份，分散剂：0.4份，消光剂：3.0份，光引发剂：0.1份。
本实施例中，该制备方法包括以下步骤：
步骤1、按照上述的原料配比称取各组分，进行混料处理得到喷涂料；
所述混料过程为：首先将水性聚氨酯树脂在400rpm的转速下搅拌均匀；然后在400rpm的转速下加入消泡剂和分散剂，加完后在1100rpm的转速下搅拌8min；然后加入消光剂，在2100rpm的转速下搅拌18min；然后加入光引发剂，在2100rpm的转速下搅拌8min，静置10h得到喷涂料，在23℃条件下，测得喷涂料的粘度为2500mPa.s；
步骤2、将所述喷涂料均匀喷涂到实物表面，形成涂层，进行热固化，所述热固化条件为：120℃下烘干2min；
步骤3、所述热固化完毕后，采用紫外光对涂层进行紫外光固化，时间为2s；
步骤4、所述紫外光固化完毕后，冷却成形，得到水性自清洁涂层。
实施例3
本实施例提供一种水性自清洁涂层，按重量份数计，包括以下组分：水性聚氨酯树脂：45份，水性聚偏氟乙烯：50份，消泡剂：0.4份，分散剂：0.8份，消光剂：3.5份，光引发剂：0.3份。
本实施例中，该制备方法包括以下步骤：
步骤1、按照上述的原料配比称取各组分，进行混料处理得到喷涂料；
所述混料过程为：首先将水性聚氨酯树脂在500rpm的转速下搅拌均匀；然后在500rpm的转速下加入消泡剂和分散剂，加完后在1000rpm的转速下搅拌20min；然后加入消光剂，在2000rpm的转速下搅拌10min；然后加入光引发剂，在2000rpm的转速下搅拌10min，静置10h得到喷涂料，在23℃条件下，测得喷涂料的粘度为2500mPa.s；
步骤2、将所述喷涂料均匀喷涂到实物表面，形成涂层，进行热固化，所述热固化条件为：100℃下烘干3min；
步骤3、所述热固化完毕后，采用紫外光对涂层进行紫外光固化，时间为1.5s；
步骤4、所述紫外光固化完毕后，冷却成形，得到水性自清洁涂层。
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、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水性自清洁涂层，其特征在于：按重量份数计，包括以下组分：水性聚氨酯树脂：45-50份，水性聚偏氟乙烯：45-50份，消泡剂：0.2-0.6份，分散剂：0.4-1.2份，消光剂：3.0-4.0份，光引发剂：0.1-0.5份。
2.如权利要求1所述的水性自清洁涂层，其特征在于：按重量份数计，包括以下组分：水性聚氨酯树脂：45份，水性聚偏氟乙烯：50份，消泡剂：0.4份，分散剂：0.8份，消光剂：3.5份，光引发剂：0.3份。
3.如权利要求1或2任一项所述的水性自清洁涂层，其特征在于：所述水性聚氨酯树脂包括Bayer UV 4000和Akema DF1260。
4.如权利要求3所述的水性自清洁涂层，其特征在于：所述Bayer UV 4000和AkemaDF1260的质量比为(8-9)：(10-11)。
5.如权利要求1或2任一项所述的水性自清洁涂层，其特征在于：所述消泡剂为有机硅消泡剂。
6.一种水性自清洁涂层的制备方法，其特征在于：至少包括以下步骤：
步骤1、按照如权利要求1～5任一项所述的原料配比称取各组分，进行混料处理得到喷涂料；
步骤2、将所述喷涂料均匀喷涂到实物表面，形成涂层，进行热固化；
步骤3、所述热固化完毕后，采用紫外光对涂层进行紫外光固化；
步骤4、所述紫外光固化完毕后，冷却成形，得到水性自清洁涂层。
7.如权利要求6所述的水性自清洁涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤1中首先将水性聚氨酯树脂在400-600rpm的转速下搅拌均匀；然后在400-600rpm的转速下加入消泡剂和分散剂，加完后在900-1100rpm的转速下搅拌8-12min；然后加入消光剂，在1900-2100rpm的转速下搅拌8-22min；然后加入光引发剂，在1900-2100rpm的转速下搅拌8-12min，静置8-12h得到喷涂料。
8.如权利要求7所述的水性自清洁涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤1中首先将水性聚氨酯树脂在400-600rpm的转速下搅拌均匀；然后在400-600rpm的转速下加入消泡剂和分散剂，加完后在1000rpm的转速下搅拌8-12min；然后加入消光剂，在2000rpm的转速下搅拌8-22min；然后加入光引发剂，在1900-2100rpm的转速下搅拌8-12min，静置8-12h得到喷涂料。
9.如权利要求6、7、8任一项所述的水性自清洁涂层的制备方法，其特征在于：所述喷涂料的粘度为2000-3000mPa.s。
10.如权利要求6所述的水性自清洁涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤2中热固化处理条件为：温度为80-120℃，时间为2-5min；和/或
所述步骤3中紫外光固化时间为1-2s。
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