CN107964336B - Uv固化负离子粉末涂料及其制备方法和应用以及负离子释放产品 - Google Patents

Uv固化负离子粉末涂料及其制备方法和应用以及负离子释放产品 Download PDF

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Abstract

本发明涉及粉末涂料领域，公开了一种UV固化负离子粉末涂料及其制备方法和应用，以100重量份的所述粉末涂料计，该粉末涂料包括：40‑75重量份的UV固化基体树脂、1‑5重量份的光引发剂、20‑50重量份的填料、1‑8重量份的通用助剂、6‑15重量份的电气石粉末和0‑5重量份的颜料。采用根据本发明的粉末涂料所制备的涂膜，能够在满足粉末涂膜所要求的基本性能之外同时具有负离子释放功能，具有巨大的市场应用前景。

Description

UV固化负离子粉末涂料及其制备方法和应用以及负离子释放 产品
技术领域
本发明涉及粉末涂料领域，具体地，涉及一种UV固化负离子粉末涂料及其制备方法和应用以及负离子释放产品。
背景技术
紫外光(UV)固化涂料是上世纪60年代发展起来的一种新型涂料，与传统涂料相比，UV固化涂料无溶剂挥发的污染问题、能量利用率高，广泛用于家用电器、木器家具、塑料材料、仪器仪表、汽车部件、输油管道等各个方面，是发展很快的涂料品种之一，被誉为21世纪绿色环保涂料。
与常规的热固性粉末涂料和液态光固化涂料相比，UV固化粉末涂料可以在较低温度下固化，且涂层流平过程中不会发生早期固化，从根本上克服了热固性粉末涂料的顽疾，也消除了UV液态涂料会渗透的缺点，加之固化速度快，热敏基材也能应用，具有十分广阔的前景。
众所周知，负离子功能对人体健康具有保健功能，如果能够寻求一种具有负离子释放功能的UV固性粉末涂料将会非常有意义。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的上述缺陷，提供一种UV固化负离子粉末涂料及其制备方法和应用以及负离子释放产品。该UV固化负离子粉末涂料具有长久负离子及远红外线释放功能，具有巨大的市场应用前景。
为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种UV固化负离子粉末涂料，以100重量份的所述粉末涂料计，该粉末涂料包括：40-75重量份的UV固化基体树脂、1-5重量份的光引发剂、20-50重量份的填料、1-8重量份的通用助剂、6-15重量份的电气石粉末和0-5重量份的颜料。
第二方面，本发明提供了一种UV固化负离子粉末涂料的制备方法，该方法包括：将UV固化基体树脂、光引发剂、填料、通用助剂、电气石粉末和颜料混合，然后将所得混合物依次进行挤出成型处理、压片处理、冷却处理、破碎处理和过筛处理。
第三方面，本发明提供了一种本发明所述的UV固化负离子粉末涂料在制备负离子释放产品中的应用。
第四方面，本发明提供了一种负离子释放产品，所述负离子产品上喷涂有本发明所述的UV固化负离子粉末涂料。
应用本发明的UV固化负离子粉末涂料及其制备方法和应用以及负离子释放产品，通过在UV固化负离子粉末涂料中引入了负离子添加剂(电气石粉末)。利用这种电气石粉末同时具有热电性和压电性两种特性，使得由本发明UV固化负离子粉末涂料所形成的涂层，在周围温度和压力有变化时(即使是很微小的变化)，能引起电气石晶体之间电热差和电压差(这种静电电压差可以高达1.0×106ev)，这个能量足以使空气发生电离，使邻近的空气分子电离转化为空气负离子，从而能够催化分解甲醛等有害有机分子，促进空气中悬浮物的沉降，最终达到净化空气(除异味、抗菌抑菌)的效果；另一方面，伴随环境压力或温度发生微小变化，涂层内部分子发生振动，偶极矩发生变化，即热运动使极性分子激发到更高的能级，当它向下跃迁到更低能级时，就以发射电磁波的方式释放多余的能量，电气石能释放4-14μm的红外线。而4-14μm波长范围内远红外与人体细胞中水分子的振动频率相同，当人体表面受到辐射时，会引起细胞的分子共振，产生热效应，并激活人体表面细胞，促进人体皮下组织血液的微循环，达到保暖、保健、促进新陈代谢、提高人体免疫力的功效。
本发明的UV固化负离子粉末涂料的制备方法，具有原料来源广泛、与现有的粉末涂料生产工艺相近、操作简单等特点。
喷涂本发明的UV固化负离子粉末涂料得到的粉末涂层具有固化速度快、能应用于热敏基材、长久远红外线和负离子释放的功能，最终能够达到改善空气质量和增强人体免疫力的功能。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
第一方面，本发明提供了一种UV固化负离子粉末涂料，以100重量份的所述粉末涂料计，该粉末涂料包括：40-75重量份的UV固化基体树脂、1-5重量份的光引发剂、20-50重量份的填料、1-8重量份的通用助剂、6-15重量份的电气石粉末和0-5重量份的颜料。
本发明的UV固化负离子粉末涂料，综合考虑该粉末涂料的负离子释放量与由该粉末涂料所制备的涂层的抗冲击能力，优选情况下，以100重量份的所述粉末涂料计，该粉末涂料包括：50-60重量份的UV固化基体树脂、2-4重量份的光引发剂、25-35重量份的填料、2.5-4重量份的通用助剂、8-12重量份的电气石粉末和0-3重量份的颜料。
本发明的UV固化负离子粉末涂料，对于电气石粉末的粒径可以没有特殊要求，根据在粉末涂料中固体粉末的常规粒径要求进行合理选择即可，然而综合考虑由该粉末涂料所形成的涂层的负离子和远红外线的释放效果、以及涂层的附着力和抗冲击能力，优选情况下，所述电气石粉末为200-2000目的电气石粉末，优选为800-1500目的电气石粉末；其中电气石粉末的粒径可以通过研磨调整。
本发明中，所述的电气石粉末可以通过以下方式制备获得：①材料筛选：采用放射性探测仪筛选出经工业高频(100-500kHz)电激化过的能持久释放天然负离子的电气石粉末，去除其中具有放射性的材料；②将经过筛选的电气石粉末经过研磨、旋风分离器筛选成200-2000目电气石粉末。
本发明的UV固化负离子粉末涂料，其中对于UV固化基体树脂可以没有特殊要求，可以根据使用需求进行合理选择，例如所述UV固化基体树脂为丙烯酸预聚物树脂，所述丙烯酸预聚物树脂为聚酯丙烯酸酯树脂(数均分子量为3000-10000)、环氧丙烯酸酯树脂(数均分子量为3000-10000)、聚氨酯丙烯酸酯树脂(数均分子量为3000-10000)中的至少一种。
本发明中，可以使用的聚酯丙烯酸酯树脂包括：例如商购自沙多玛公司的牌号为CN704、CN736的聚酯丙烯酸树脂产品；又例如商购自氰特公司的自牌号为UVCOAT2100，UVCOAT3002的聚酯丙烯酸酯产品；又例如商购自长兴化学公司的牌号为6315的聚酯丙烯酸树脂产品；可以使用的聚氨酯丙烯酸酯树脂包括：例如商购自沙多玛公司的牌号为CN984、CN9001、CN9004、CN991的聚氨酯丙烯酸酯树脂产品；又例如商购氰特公司的自牌号为EB284、EB4280、EB8420的聚氨酯丙烯酸酯树脂产品；又例如商购自长兴化学公司的牌号为6145、6136、6134的聚氨酯丙烯酸树脂产品；又例如商购自比利时UCB公司的牌号为Ebecry1210，Ebecry1 8210的聚氨酯丙烯酸酯树脂产品。可以使用的环氧丙烯酸树脂包括：例如商购自比利时UCB公司的牌号为Ebecry1 648，Ebecry1 860的环氧丙烯酸树脂产品。
本发明的UV固化负离子粉末涂料，其中光引发剂可以根据所选择的UV固化基体树脂进行合理匹配，优选情况下，所述光引发剂为1-[4-(2-羟基乙氧基)-苯基]-2-羟基-2-甲基-1-丙烷-1-酮(Irgacure2959)、双(2,4,6-三甲基苯甲酰)-苯基氧化膦(Irgacure819)、2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙烷-1-酮(Irgacure651)、2-甲基-1-(4-甲基硫代苯基)-2-吗啉代丙烷-1-酮(Irgacure907)、1-羟基-环己基-苯基-酮(Irgacure184)、1-羟基-环己基-苯基-酮与CGI403的混合物(当两者重量比为1:3时为Irgacure1800)中的至少一种。
本发明的UV固化负离子粉末涂料，其中填料可以包括但不限于硫酸钡粉、钛白粉、碳酸钙粉、二氧化钛和高岭土中的至少一种，其中填料的粒径可以根据常规粉末涂料的使用要求进行合理选择，例如可以选自100-200目的相应填料。
本发明的UV固化负离子粉末涂料，对于通用助剂没有特别的限定，可以为本领域在制备粉末涂料时常用的各种助剂，优选情况下，通用助剂为流平剂、消光剂、光亮剂、脱气剂、抗氧剂和热稳定剂中的至少一种。具体的通用助剂的选择可以根据实际需求进行选择，此为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。
本发明的UV固化负离子粉末涂料，对于颜料没有特别的限定，可以为本领域在制备粉末涂料时常用的各种颜料，例如颜料可以为各类常规无机颜料(如炭黑、铁红等)或有机颜料，其可以根据实际需求进行选择性添加，且添加时具体的颜料的选择也可以根据实际需求进行选择，此为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。
本发明的UV固化负离子粉末涂料，所述的重量份的单位可以为任意重量单位，例如可以为mg、g、kg等，只要各组分的用量满足前述相应重量份比例即可。
第二方面，本发明提供了一种UV固化负离子粉末涂料的制备方法，该方法包括：将UV固化基体树脂、光引发剂、填料、通用助剂、负离子添加剂和颜料混合，然后将所得混合物依次进行挤出成型处理、压片处理、冷却处理、破碎处理和过筛处理，即得UV固化负离子粉末涂料。
本发明的方法中，对于基体树脂、光引发剂、填料、通用助剂、负离子添加剂和颜料的具体选择和用量均参见前述相应内容，在此不再重复赘述。
本发明的方法中，对于挤出成型处理、压片处理、冷却处理、破碎处理和过筛处理的方法没有特别限定，均为本领域在制备粉末涂料时常用的相应方法。
第三方面，本发明提供了一种本发明所述的UV固化负离子粉末涂料在制备负离子释放产品中的应用。本发明所述的UV固化负离子粉末涂料可以应用于各种金属表面，优选地，所述负离子释放产品为取暖器、公路防护栏、金属门窗或电风扇金属网罩。
第四方面，本发明提供了一种负离子释放产品，所述负离子释放产品上喷涂有本发明所述的UV固化负离子粉末涂料。优选地，所述负离子释放产品为取暖器、公路防护栏、金属门窗或电风扇金属网罩。
根据本发明的应用和根据本发明的负离子释放产品，其中UV固化负离子粉末涂料通过静电喷涂方法施加在金属表面上形成厚度为80-100μm的涂层，接着在红外烘道120-150℃下流平3-5min，然后在UV能量为60-100W/cm的紫外灯下固化1-3min。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述，但并不因此限制本发明。以下实施例和对比例中，如无特别说明，所使用的材料均可通过商购获得，所使用的方法均为本领域的常规方法。
聚酯丙烯酸酯购自氰特公司，牌号为UVCOAT2100，UVCOAT3002。
聚氨酯丙烯酸酯购自比利时UCB公司，牌号为Ebecry1 210，Ebecry18210。
环氧丙烯酸酯购自比利时UCB公司，牌号为Ebecry1 648，Ebecry1 860。
光引发剂购自巴斯夫中国有限公司，牌号为Irgacure2959、Irgacure819、Irgacure651、Irgacure907、Irgacure1800。
钛白粉购自杜邦公司，牌号为R706。
硫酸钡购自诺诚微细粉体工业有限公司，牌号为E-340。
安息香购自深圳市海成兴业科技有限公司，牌号为HC-104。
蜡粉购自广州市贤人汇国际贸易有限公司，牌号为3620。
醋酸丁酸纤维素购自珠海市锐剀贸易有限公司，牌号为CAB-381-20。
流平剂PV88购自青岛鑫利祥商贸有限公司。
光亮剂701购自东莞市八度粉体科技有限公司。
消光剂A5购自东莞市八度粉体科技有限公司。
电气石粉末：将商购自灵寿县振川矿产品加工厂公司的电气石进行如下处理：①材料筛选：采用放射性探测仪筛选出经工业高频(100-500kHz)电激化过的能持久释放天然负离子的电气石粉末，去除其中具有放射性的材料；②将经过筛选的电气石粉末经过研磨、旋风分离器筛选成200-2000目电气石粉末。
实施例1
本实施例用于说明聚酯丙烯酸酯型UV固化负离子粉末涂料及其制备方法。
(1)按照以下配比精确称量各物料：
Figure BDA0001380942160000071
Figure BDA0001380942160000081
(2)将聚酯丙烯酸酯树脂UVCOAT2100、光引发剂Irgacure2959、钛白粉、硫酸钡PV88、光亮剂701和安息香置于混合机中，600rpm下混合3分钟，经往复式双螺杆挤出机(熟料段温度为100℃)熔融挤出，冷却后经过破碎、粉碎、过200目筛后得到UV固化粉末涂料A1。
实施例2
本实施例用于说明聚氨酯型UV固化负离子粉末涂料及其制备方法。
(1)按照以下配比精确称量各物料：
Figure BDA0001380942160000082
(2)将聚酯丙烯酸酯树脂UVCOAT3002、光引发剂Irgacure907、钛白粉、硫酸钡PV88、光亮剂701和安息香置于混合机中，600rpm下混合3分钟，经往复式双螺杆挤出机(熟料段温度为100℃)熔融挤出，冷却后经过破碎、粉碎、过200目筛后得到UV固化粉末涂料A2。
实施例3
本实施例用于说明聚氨酯型UV固化负离子粉末涂料及其制备方法。
(1)按照以下配比精确称量各物料：
Figure BDA0001380942160000091
(2)将聚酯丙烯酸酯树脂UVCOAT2100、光引发剂Irgacure1800、钛白粉、硫酸钡PV88、光亮剂701和安息香置于混合机中，600rpm下混合3分钟，经往复式双螺杆挤出机(熟料段温度为100℃)熔融挤出，冷却后经过破碎、粉碎、过200目筛后得到UV固化粉末涂料A3。
实施例4
本实施例用于说明聚氨酯型UV固化负离子粉末涂料及其制备方法。
按照实施例2的方法制备粉末涂料A4，不同的是，电气石粉末为800目的电气石粉末。
实施例5
本实施例用于说明聚氨酯型UV固化负离子粉末涂料及其制备方法。
按照实施例2的方法制备粉末涂料A5，不同的是，电气石粉末为1500目的电气石粉末。
实施例6
本实施例用于说明聚氨酯型UV固化负离子粉末涂料及其制备方法。
按照实施例2的方法制备粉末涂料A6，不同的是，电气石粉末为200目的电气石粉末。
实施例7
本实施例用于说明聚氨酯型UV固化负离子粉末涂料及其制备方法。
按照实施例2的方法制备粉末涂料A7，不同的是，电气石粉末为2000目的电气石粉末。
实施例8
本实施例用于说明聚氨酯型UV固化负离子粉末涂料及其制备方法。
按照实施例1的方法制备粉末涂料A8，不同的是采用同等用量的聚氨酯丙烯酸酯树脂(Ebecry1 210)代替聚酯丙烯酸酯树脂。
实施例9
本实施例用于说明聚氨酯型UV固化负离子粉末涂料及其制备方法。
按照实施例1的方法制备粉末涂料A9，不同的是采用同等用量的环氧丙烯酸酯树脂(Ebecry1 648)代替聚酯丙烯酸酯树脂。
实施例10
本实施例用于说明聚氨酯型UV固化负离子粉末涂料及其制备方法。
按照实施例1的方法制备粉末涂料A10，不同的是，步骤(1)中，按照以下配比精确称量各物料：
Figure BDA0001380942160000101
Figure BDA0001380942160000111
实施例11
本实施例用于说明聚氨酯型UV固化负离子粉末涂料及其制备方法。
按照实施例1的方法制备粉末涂料A11，不同的是，步骤(1)中，按照以下配比精确称量各物料：
Figure BDA0001380942160000112
对比例1
按照实施例1的方法制备粉末涂料DA1，不同的是，步骤(1)的物料中不含负离子添加剂，即，步骤(1)中，按照以下配比精确称量各物料：
Figure BDA0001380942160000113
Figure BDA0001380942160000121
对比例2
按照实施例8的方法制备粉末涂料DA2，不同的是，步骤(1)的物料中不含负离子添加剂，即，步骤(1)中，按照以下配比精确称量各物料：
Figure BDA0001380942160000122
对比例3
按照实施例9的方法制备粉末涂料DA3，不同的是，步骤(1)的物料中不含负离子添加剂，即，步骤(1)中，按照以下配比精确称量各物料：
Figure BDA0001380942160000123
Figure BDA0001380942160000131
试验例
分别将粉末涂料A1-A11和粉末涂料DA1-DA3通过静电喷涂工艺喷涂在标准马口铁片上，喷涂厚度为80μm，在红外烘道130℃下流平3min，然后在UV能量为80W/cm的紫外灯下固化3min，得到测试样件B1-B11和DB1-DB3，分别测定各样件的光泽度(60°)、冲击强度(490N*cm)、附着力和负离子浓度(ions/s﹒m2)，结果见表1，其中：
光泽度(60°)的测定方法：GB/T 9754-2007。
冲击强度的测定方法：GB/T 1732-1993。
附着力的测定方法：GB/T 9286-1998。
负离子浓度测定方法：GB/T 30128-2013。
甲醛24h去除率测定方法：JC/T 1074-2008。
远红外性能检测方法：GB/T 30127-2013，根据波长判断是否产生远红外线，其中远红外线的波长范围为4-15微米。
表1.
Figure BDA0001380942160000141
由上可知，本发明的UV固化负离子粉末涂料具有优异的负离子释放功能，其能够催化分解甲醛等有害有机分子，促进空气中悬浮物的沉降，最终达到净化空气的效果。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (12)

1.一种UV固化负离子粉末涂料，其特征在于，以100重量份的所述粉末涂料计，该粉末涂料包括：40-75重量份的UV固化基体树脂、1-5重量份的光引发剂、20-50重量份的填料、1-8重量份的通用助剂、6-12重量份的电气石粉末和0-5重量份的颜料；
其中，所述电气石粉末为800-1500目的电气石粉末。
2.根据权利要求1所述的UV固化负离子粉末涂料，其中，以100重量份的所述粉末涂料计，该粉末涂料包括：50-60重量份的UV固化基体树脂、2-4重量份的光引发剂、25-35重量份的填料、2-4重量份的通用助剂、8-12重量份的电气石粉末和0-3重量份的颜料。
3.根据权利要求1或2所述的UV固化负离子粉末涂料，其中，所述UV固化基体树脂为丙烯酸预聚物树脂。
4.根据权利要求3所述的UV固化负离子粉末涂料，其中，所述丙烯酸预聚物树脂为聚酯丙烯酸酯树脂、环氧丙烯酸酯树脂和聚氨酯丙烯酸酯树脂中的至少一种。
5.根据权利要求1或2所述的UV固化负离子粉末涂料，其中，所述光引发剂为1-[4-(2-羟基乙氧基)-苯基]-2-羟基-2-甲基-1-丙烷-1-酮、双(2,4,6-三甲基苯甲酰)-苯基氧化膦、2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙烷-1-酮、2-甲基-1-(4-甲基硫代苯基)-2-吗啉代丙烷-1-酮、1-羟基-环己基-苯基-酮、1-羟基-环己基-苯基-酮以及与CGI403的混合物中的至少一种。
6.根据权利要求1或2所述的UV固化负离子粉末涂料，其中，所述填料为硫酸钡粉、钛白粉、碳酸钙粉、二氧化钛和高岭土中的至少一种。
7.根据权利要求1或2所述的UV固化负离子粉末涂料，其中，所述通用助剂为流平剂、光亮剂、脱气剂、抗氧剂和热稳定剂中的至少一种。
8.权利要求1-7中任意一项所述的UV固化负离子粉末涂料的制备方法，其特征在于，该方法包括：将UV固化基体树脂、光引发剂、填料、通用助剂、电气石粉末和颜料混合，然后将所得混合物依次进行挤出成型处理、压片处理、冷却处理、破碎处理和过筛处理。
9.权利要求1至7中任意一项所述的UV固化负离子粉末涂料在制备负离子释放产品中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述负离子释放产品为取暖器、金属门窗或电风扇金属网罩。
11.一种负离子释放产品，其特征在于，所述负离子释放产品上喷涂有权利要求1至7中任意一项所述的UV固化负离子粉末涂料。
12.根据权利要求11所述的负离子释放产品，其特征在于，所述负离子释放产品为取暖器、金属门窗或电风扇金属网罩。
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