CN107936821A - 一种用于户外钢丝网的光固化氟碳涂料 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于户外钢丝网的光固化氟碳涂料，包含含氟丙烯酸酯低聚物、反应性丙烯酸酯单体、反应性含氟丙烯酸酯单体和光引发剂。将该涂料涂覆于钢丝表面，经紫外光辐射，可在极短时间实现固化。固化后的涂层外观品相佳，硬度高，附着力强，且耐水性、耐碱性、耐磨性、耐洗刷性、耐候性等性能优异，能够使得钢丝网经受户外长期使用的考验。同时，整个应用设备投资小、能耗低、生产效率高、无污染，具有明显产业优势。

Description

一种用于户外钢丝网的光固化氟碳涂料

技术领域

本发明属于有机化学涂料领域，特别涉及一种用于户外钢丝网的光固化氟碳涂料及其应用。

背景技术

户外纱窗常年经受太阳辐照和雨水冲刷，对于高品质纱窗而言，材质需具备良好的耐候性、耐洗刷性、防潮性及耐热性。钢丝网由于具有质轻、强度高、易加工成形等优点，已越来越广泛地被用于纱窗的制作，然而未做涂层保护处理的钢丝网无法同时满足上述性能要求。

目前，市面上用于制作纱窗的钢丝网通常是先将钢丝织成网状，然后进行涂装，以传统涂料作为钢丝网的表面保护层，所用涂料主要有两种：一种是粉末涂料，先通过静电喷涂的方式将粉末涂料涂覆于钢丝网表面，然后经过高温使粉末涂料熔融，冷却后形成保护层；另一种是溶剂型烤漆涂料，涂覆后经高温固化，形成漆膜。然而实践证实这两类涂料存在明显不足，包括：设备投资大，能耗高，固化速度慢，生产效率低，存在溶剂污染，漆膜受UV照射易黄变，易发生水解和产生层间剥离，等等。

发明内容

针对现有技术的不足和实际应用需求，本发明的目的主要在于提供一种用于户外钢丝网的光固化氟碳涂料。将该涂料涂覆于钢丝表面，经紫外光（UV）辐射，可在极短时间（通常在数秒到数分钟范围内）内发生光化学聚合反应，实现固化。固化后的涂层外观品相佳，硬度高，附着力强，且耐水性、耐碱性、耐磨性、耐洗刷性、耐候性等性能优异。同时，引入光固化技术具有设备投资小、能耗低、生产效率高、无污染等优势。

本发明所述的一种用于户外钢丝网的光固化氟碳涂料，其包含下列组分：

含氟丙烯酸酯低聚物 20-70wt%

反应性丙烯酸酯单体 10-50wt%

反应性含氟丙烯酸酯单体 10-25wt%

光引发剂 2-10wt%

颜料 0-20wt%

填料 0-10wt%

助剂 0-3wt% 。

光化学聚合反应领域，固化产物（通常为膜状或涂层）的性质严重依赖于参与聚合反应的原料种类，且在不同基材上的性能表现也存在差异。本发明的光固化氟碳涂料中，含氟丙烯酸酯低聚物、反应性丙烯酸酯单体和反应性含氟丙烯酸酯单体构成光化学聚合反应的基础，通过对这三种反应原料的选择配合，能够获得非常有益的应用性能。

特别地，本发明的光固化氟碳涂料中使用的含氟丙烯酸酯低聚物选自含氟环氧丙烯酸酯和含氟聚氨酯丙烯酸酯中的一种或其混合物。适用的含氟环氧丙烯酸酯和含氟聚氨酯丙烯酸酯可以是现有的那些类别。特别优选地，所述含氟环氧丙烯酸酯是由珠海东诚光固化新材料股份有限公司生产的DC112，所述含氟聚氨酯丙烯酸酯是由广州博兴新材料科技有限公司生产的B-864。基于附着力、硬度等应用性能考虑，含氟丙烯酸酯低聚物在光固化氟碳涂料中的含量优选是30-60wt%，更优选40-50wt%。

所述的反应性丙烯酸酯单体包括：二缩三丙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的一种或两种以上的组合。

所述的反应性含氟丙烯酸酯单体选自（甲基）丙烯酸六氟丁酯、（甲基）丙烯酸十二氟庚酯中的一种或其混合物。

基于反应活性、耐候性等应用性能考虑，反应性丙烯酸酯单体在光固化氟碳涂料中的含量优选是20-40wt%，反应性含氟丙烯酸酯单体的含量优选是10-20wt%。

对光引发剂并没有特别的限定，可使用紫外光固化领域中公知的那些适用于丙烯酸酯类感光性组合物的光引发剂，如苯偶姻醚类光引发剂、苯偶酰缩酮类光引发剂、苯乙酮类光引发剂、二苯酮类光引发剂、苯甲酸酯类光引发剂等。不同光引发剂的引发效率存在差异，在确定光固化反应原料的基础上，光引发剂的种类及其用量对本领域技术人员而言是容易确定的。

除了上述四种组分外，光固化氟碳涂料可根据应用环境和购买方需求，选择性地加入钢丝网用涂料中的那些常规辅助性组分，如颜料、填料和助剂等。

所述的颜料可以是无机颜料，也可以是有机颜料，或是两者的组合。示例性地，颜料可选自钛白粉、铝银粉、金粉、珠光粉等。

填料可选自滑石粉、消光粉、抗刮蜡粉、沉淀硫酸钡、膨润土等中的一种或多种。

助剂可以是流平剂、消泡剂、附着力促进剂、光敏增感剂、润湿分散剂中的一种或其任意组合，助剂在光固化氟碳涂料中的含量优选为0.2-2wt%。

本发明用于户外钢丝网的光固化氟碳涂料，通过将各组分混合均匀即可制得。典型地，其制备方法包括下列步骤：避光条件下，将含氟丙烯酸酯低聚物、反应性丙烯酸酯单体、反应性含氟丙烯酸酯单体和光引发剂混合，在50-80℃下搅拌均匀；加入颜料、填料和助剂，充分搅拌直至形成均匀体系。优选地，各组分混合均匀后，可将混合物进行研磨以使其满足特定细度要求，研磨并过滤后，得到所述涂料。

本发明的光固化氟碳涂料特别适用于户外钢丝网，在钢丝表面形成涂层保护后，可带来良好的应用性能。使用时，将光固化氟碳涂料采用现有涂覆工艺（如，漆包线涂装工艺）均匀涂覆于钢丝表面，经紫外光（UV）辐射固化，得到附有均一涂层的钢丝，然后采用织网机织成具有所需规格的网状结构。

通过上述应用，可在钢丝表面形成具有良好外观品相的涂层，硬度高，附着力强，且耐水性、耐碱性、耐磨性、耐洗刷性、耐候性等性能优异，能够使得钢丝网经受户外长期使用的考验。同时，整个应用设备投资小、能耗低、生产效率高、无污染，具有明显产业优势。

具体实施例方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明，但不应将其理解为对本发明保护范围的限制。

实施例1

避光条件下，以最终涂料的总质量计，将45wt%的含氟聚氨酯丙烯酸酯（B-864）、20wt%的二缩三丙二醇二丙烯酸酯、20wt%的二丙二醇二丙烯酸酯、10wt%的丙烯酸六氟丁酯和4.5wt%的Ciba 184光引发剂混合，在约60℃搅拌均匀。然而加入0.2wt%的流平剂（BYK333）、0.2wt%的附着力促进剂和0.1wt%的消泡剂（德谦2700），充分搅拌直至形成均匀体系，得到UV固化高光氟碳涂料。

选用材质为不锈钢、直径为0.5mm的钢丝，通过漆包线涂装工艺（太阳漆包机，型号RHW3800，线速度控制在200米/min，温度50℃），将上述氟碳涂料涂覆于钢丝表面，厚度控制在60μm 。

以4支波长为300-420nm、功率为10KW的金属卤素灯为辐射光源进行UV固化，能量控制在约1000mj/cm²，得到表面附有涂层的钢丝。

使用型号为ZFS-2000的织网机（产自东莞卓锋机械有限公司）将附有涂层的钢丝织成1cm×1cm的“＃”字型网状结构，即得亮光型钢丝网。

实施例2

避光条件下，以最终涂料的总质量计，将30wt%的含氟环氧丙烯酸酯（DC112）、20wt%的含氟聚氨酯丙烯酸酯（B-864）、10wt%的二丙二醇二丙烯酸酯、10wt%的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、20wt%的甲基丙烯酸六氟丁酯、1.5wt%的BASF TPO和3wt%的Ciba 1173光引发剂混合，在约80℃搅拌均匀。然而加入5wt%的消光粉（OK500）、0.2wt%的流平剂（BYK3510）、0.2wt%的消泡剂（BYK035）及0.1wt%的润湿分散剂（BYK161），充分搅拌直至形成均匀体系，得到UV固化哑光氟碳涂料。

参照实施例1，将氟碳涂料涂覆于钢丝表面，厚度控制在30μm。以3支功率为16.8KW、波长为260-340nm的汞灯为辐射光源进行UV固化，能量控制在约800mj/cm²，得到表面附有涂层的钢丝，随后织成3cm×3cm的“＃”字型网状结构，得到哑光型钢丝网。

实施例3

避光条件下，以最终涂料的总质量计，将15wt%的含氟环氧丙烯酸酯（DC112）、25wt%的含氟聚氨酯丙烯酸酯（B-864）、15wt%的乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、10wt%的丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、15wt%的丙烯酸十二氟庚酯、3wt%的BASF TPO和2wt%的CibaITX光引发剂混合，在约70℃搅拌均匀。加入10wt%的钛白粉、4.5wt%的消光粉（GRACESY7000）、0.2wt%的流平剂（BYK350）、0.2wt%的消泡剂（BYK037）及0.1wt%的润湿分散剂（BYK110），充分搅拌均匀，然后研磨直至细度小于20μm，过滤，得到UV固化白色氟碳涂料。

参照实施例1，将氟碳涂料涂覆于钢丝表面，厚度控制在30μm。以4支波长为300-420nm、功率为12KW的金属卤素灯为辐射光源进行UV固化，能量控制在约900mj/cm²，得到表面附有涂层的钢丝，随后织成5cm×5cm的“＃”字型网状结构，得到白色钢丝网。

实施例4

避光条件下，以最终涂料的总质量计，将40wt%的含氟聚氨酯丙烯酸酯（B-864）、10wt%的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、10wt%的丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、15wt%的甲基丙烯酸十二氟庚酯、3wt%的Ciba 369和2wt%的Ciba 819光引发剂混合，在约60℃搅拌均匀。加入15wt%的铝银粉、4.5wt%的滑石粉、0.2wt%的流平剂（BYK333）、0.2wt%的消泡剂（BYK038）及0.1wt%的润湿分散剂（BYK2009），充分搅拌直至形成均匀体系，然后研磨直至细度小于20μm，过滤，得到UV固化银色氟碳涂料。

参照实施例1，将氟碳涂料涂覆于钢丝表面，厚度控制在40μm。以4支波长为300-420nm、功率为16.8KW的金属卤素灯为辐射光源进行UV固化，能量控制在约1200mj/cm²，得到表面附有涂层的钢丝，随后织成2cm×2cm的“＃”字型网状结构，得到银色钢丝网。

实施例5

避光条件下，以最终涂料的总质量计，将40wt%的含氟环氧丙烯酸酯（DC112）、15wt%的二缩三丙二醇二丙烯酸酯、10wt%的乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、10wt%的甲基丙烯酸六氟丁酯、5wt%的丙烯酸十二氟庚酯、3wt%的Ciba 1173和2wt%的Ciba 184光引发剂混合，在约80℃搅拌均匀。加入10wt%的银白珠光粉、4.5wt%的沉淀硫酸钡、0.2wt%的流平剂（BYK3510）、0.2wt%的消泡剂（BYK035）及0.1wt%的润湿分散剂（BYK2001），充分搅拌直至形成均匀体系，然后研磨直至细度小于20μm，过滤，得到UV固化银白色氟碳涂料。

参照实施例1，将氟碳涂料涂覆于钢丝表面，厚度控制在40μm。以4支波长为300-420nm、功率为15KW的金属卤素灯为辐射光源进行UV固化，能量控制在约1000mj/cm²，得到表面附有涂层的钢丝，随后织成0.5cm×0.5cm的“＃”字型网状结构，得到银白色钢丝网。

性能测试

以实施例1-5的钢丝网为检测对象，采用相应标准对其性能进行测试，包括硬度、外观、附着力、耐水性、耐碱性、耐磨性、耐沾污性、耐洗刷性和耐候性。结果如下表所示。

本发明通过对丙烯酸酯低聚物和单体的选择配对，旨在获得具有优异应用性能的适用于户外钢丝网的光固化氟碳涂料。从上表的测试结果可以看到，本发明的涂料涂覆于钢丝表面后，经UV辐射可在较低的曝光剂量下实现固化，过程简单、高效，能耗低且无污染。制得的钢丝网外观品相佳，硬度高，附着力强，且耐水性、耐碱性、耐磨性、耐沾污性、耐洗刷性、耐候性能优异。

综上而言，本发明的光固化氟碳涂料在户外钢丝网（如钢丝网纱窗）领域适用度高，性能优异，具有很好的市场前景。

Claims (10)

1.一种用于户外钢丝网的光固化氟碳涂料，其包含下列组分：

含氟丙烯酸酯低聚物 20-70wt%

反应性丙烯酸酯单体 10-50wt%

反应性含氟丙烯酸酯单体 10-25wt%

光引发剂 2-10wt%

颜料 0-20wt%

填料 0-10wt%

助剂 0-3wt% 。

2.根据权利要求1所述的光固化氟碳涂料，其特征在于：含氟丙烯酸酯低聚物选自含氟环氧丙烯酸酯和含氟聚氨酯丙烯酸酯中的一种或其混合物。

3.根据权利要求1或2所述的光固化氟碳涂料，其特征在于：含氟丙烯酸酯低聚物在光固化氟碳涂料中的含量是30-60wt%，优选40-50wt%。

4.根据权利要求1所述的光固化氟碳涂料，其特征在于：反应性丙烯酸酯单体选自二缩三丙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的一种或两种以上的组合。

5.根据权利要求1或4所述的光固化氟碳涂料，其特征在于：反应性丙烯酸酯单体在光固化氟碳涂料中的含量是20-40wt%。

6.根据权利要求1所述的光固化氟碳涂料，其特征在于：反应性含氟丙烯酸酯单体选自（甲基）丙烯酸六氟丁酯、（甲基）丙烯酸十二氟庚酯中的一种或其混合物。

7.根据权利要求1或6所述的光固化氟碳涂料，其特征在于：反应性含氟丙烯酸酯单体在光固化氟碳涂料中的含量是10-20wt%。

8.权利要求1-7中任一项所述的光固化氟碳涂料的制备方法，包括：避光条件下，将含氟丙烯酸酯低聚物、反应性丙烯酸酯单体、反应性含氟丙烯酸酯单体和光引发剂混合，在50-80℃下搅拌均匀；加入颜料、填料和助剂，充分搅拌直至形成均匀体系。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：各组分混合均匀后，将混合物进行研磨并过滤，得到所述涂料。

10.权利要求1-7中任一项所述的光固化氟碳涂料在户外钢丝网上的应用。