CN108264838A - 一种柔韧、抗污紫外光固化涂料组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种柔韧、抗污紫外光固化涂料组合物；所述组合物包括如下重量份数的各组分：丙烯酸酯树脂30～80份，氟改性丙烯酸酯低聚物5～15份，丙烯酸酯单体10～25份，光引发剂5～9份，流平剂0.05～2份。与现有技术相比，本发明的涂料组合物柔韧性更高；兼具一定的硬度、耐磨，且含有抗污效果；适用于可弯折、卷曲基材，综合性能优异，适用性更广。

Description

一种柔韧、抗污紫外光固化涂料组合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及紫外光固化涂料领域，具体涉及一种柔韧、抗污紫外光固化涂料组合物及其制备方法。

背景技术

紫外光固化涂料发展迅速，由于固化后的涂层具有优异的抗划伤、高硬度、丰满度好等优点，并且因其具有高效、节能、环保、经济等优势，目前在建筑、体育用品、电子通讯、包装材料和汽车部件中得到广泛的应用。但是，常规的紫外光固化涂层一味追求高硬度、高抗刮等性能，在使用过程中存在弯曲裂纹、开裂、甚至断裂的情况、而且易被指纹，皮肤油脂等污染，这严重影响了产品的使用，以及产品的美观、防护等相关性能，降低了消费者的使用感受。

近年来，手机、电脑、家电等产品的开发日趋迅速，产品迭代速度越来越快，生产技术也是不断更新，如在IMD(模内装饰技术)、IML(模内镶件注塑)等技术中，材料和产品的有一定的曲面、弧度，同时一些柔软基材，如超薄膜材、软质皮革等，对紫外光固化涂层也提出了进一步的要求；不仅要具有一定的硬度、高光、耐刮、耐磨等性能，而且还要具有可弯折、卷曲、抗污的功能性，进而相关的紫外光固化涂料产品的需求就变得极为迫切。

公开号为CN 103013208 B的中国专利公开了一种水溶性UV固化含氟丙烯酸酯涂料，该申请中以水溶性含氟丙烯酸酯树脂与助剂共混制得可UV固化的水性涂料,所制备的树脂提高了涂膜的耐水耐溶剂性，并具有优异的耐热及机械性能。但该专利中制备的水性UV涂料需要添加成膜助剂丙二醇丁醚等溶剂，造成一定的环境污染；对于常规手机、电脑、家电产品所用的材料，PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PC(聚碳酸酯)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)为结晶或半结晶高分子材料，水性UV涂料含有大量水,对其附着力存在问题，而且其含有的大量的水在施工过程中难以挥发,生产效率低下。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种柔韧、抗污紫外光固化涂料组合物及其制备方法。

本发明的涂料组合物具有一定的硬度、高光、耐刮、耐磨等性能，而且还具有可弯折、卷曲、抗污的功能性；适用于可弯折、卷曲基材，综合性能优异，适用性更广。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明提供一种柔韧、抗污紫外光固化涂料组合物，包括如下重量份数的各组分：

优选地，所述丙烯酸酯树脂选自聚酯丙烯酸酯、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、芳香族聚氨酯丙烯酸酯中的一种或几种。

优选地，所述丙烯酸酯树脂的伸长率为100～1500％，官能度为2～6的丙烯酸酯树脂。所述丙烯酸酯树脂为丙烯酸酯低聚物。如长兴公司的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯6120F-80、6145；双键公司的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯5900、5222；沙多玛公司的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯CN966J75NS、CN975NS。如丙烯酸酯树脂的伸长率低于100％，则最终得到的产品伸长率很低，柔韧性欠佳，无法满足在PET、PC、PMMA等的手机、电脑、家电产品中的应用；如丙烯酸酯树脂的伸长率高于1500％，则最终得到的产品硬度太低，甚至无法成型。

优选地，所述氟改性丙烯酸酯低聚物为含氟聚氨酯丙烯酸酯低聚物、含氟聚酯丙烯酸酯低聚物、含氟环氧丙烯酸酯低聚物、含氟纯丙烯酸树脂中的一种或几种的混合。氟改性丙烯酸酯低聚物具有极低的表面能，抗污效果显著，同时能够参加交联反应，抗污效果持久，多次摩擦后仍具抗污能力。而含氟抗污助剂无法参与参加反应，故存在助剂迁移问题。

优选地，所述丙烯酸酯单体选自异冰片基丙烯酸酯、四氢呋喃丙烯酸酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯、硬脂酸丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、二缩丙二醇双丙烯酸酯、三缩丙二醇双丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯、丙氧化季戊四醇四丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯中的一种或几种。上述丙烯酸酯单体有利于降低粘度，提高固化速度，满足相关涂布工艺和提升附着力。

优选地，所述光引发剂选自二苯甲酮、1-羟基-环己基-苯基甲酮(1-羟基苯基环己酮)、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1丙酮、2，4，6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化磷、异丙基硫杂蒽酮中的一种或几种。

优选地，所述光引发剂为一种或两种裂解型光引发剂与一种夺氢型光引发剂组成的复合光引发剂体系，其中，所述裂解型光引发剂选自1-羟基-环己基-苯基甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1丙酮、2，4，6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化磷中的一种或几种，所述夺氢型光引发剂选自二苯甲酮、异丙基硫杂蒽酮中的一种或几种。采用复合光引发剂能够减少氧阻聚，使涂料固化更加完全。

优选地，所述流平剂包括聚二甲基硅氧烷、聚醚改性有机硅、聚酯改性有机硅、反应性有机硅、氟改性丙烯酸酯、聚丙烯酸酯类助剂中的一种或几种。

本发明还提供一种柔韧、抗污紫外光固化涂料组合物的制备方法，包括如下步骤：

按重量份数取30～80份的丙烯酸酯树脂、5～15份的氟改性丙烯酸酯低聚物、10～25份的丙烯酸酯单体、5～9份的光引发剂和0.05～2份的流平剂；将各组分均匀混合，制得涂料组合物。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、无溶剂、烘烤环节，无溶剂挥发、环境友好、能源消耗少。

2、柔韧性更高；兼具一定的硬度、耐磨，且含有抗污效果；适用于曲面、弧度产品，可弯折、卷曲基材。

3、相对于现有技术中采用水溶性含氟丙烯酸酯树脂制备含氟丙烯酸酯涂料，本发明采用紫外光固化的丙烯酸酯树脂、氟改性丙烯酸酯低聚物和丙烯酸酯单体等制备的涂料组合物，不含有溶剂，环境友好，对PET、PC、PMMA等材料附着力优异，且具有很好的硬度、可弯折、抗污等功能性。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

下述实施例中氟改性丙烯酸酯低聚物可选自购自湛新的氟改性丙烯酸酯8110或购自润奥化工的氟改性丙烯酸酯FSP8668。

实施例1～7

实施例1～7分别提供了一种柔韧、抗污紫外光固化涂料组合物，其组分及含量如表1所示；按重量份数取各组分，之后将各组分均匀混合，即可制得涂料组合物。

对比例1～4

对比例1～4分别提供了一种柔韧、抗污紫外光固化涂料组合物，其组分及含量如表1所示；按重量份数取各组分，之后将各组分均匀混合，即可制得涂料组合物。

表1

注1：购自台湾双键化工的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯，伸长率为1200％，官能度为2；

注2：购自沙多玛的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯，伸长率为100％，官能度为6；

注3：购台湾双键化工的芳香族聚氨酯丙烯酸酯，伸长率为300％，官能度为2；

注4：购自沙多玛的环氧丙烯酸酯，伸长率为70％，官能度为2；

注5：购自沙多玛公司的聚氨酯丙烯酸酯，伸长率98％，官能度为2；

注6：购自信越的氟硅改性丙烯酸防污助剂；注7：购自迪高的tego410；

注8：购自毕克化学的BYK 333。

性能检测

为了本发明与现有技术的涂料进行比较，将上述制得的涂料，用6号线棒涂布在PET薄膜上，经400mJ/cm²的能量固化，测定涂料的附着力、铅笔硬度、伸长率，弹性模量、水滴角。

一，附着力

将百格试验刀于样板上切割百格，以3M-610胶带贴黏方格区域，以接近180迅速向后拉起。

二，铅笔硬度

采用三菱UNI硬度铅笔，于荷重750g，测试涂层的铅笔硬度。

三，伸长率和弹性模量

将固化后的涂料制成10cm*1.5cm*0.01cm的样条，于拉力机上测试样条的伸长率和弹性模量。

四，水滴角及擦拭次数

采用接触角测试仪，2～3μL的蒸馏水滴于涂层表面，测试其水滴角。

性能检测结果如表2所示：

表2

由上表2可知，对比例1和实施例2相比，制备的组合物的硬度、模量和伸长率均明显低于实施例；硬度和模量太低，容易被刮擦破坏，不能够为柔软基材提高力学保护；涂层太脆，拉伸过程中一拉就断，柔韧太差，涂层易开裂断裂，不能应用在弯折、卷曲基材上。实施例中的树脂5222的拉伸率为1200％，可以提高涂层的柔韧性，在使用过程中避免涂层开裂、甚至断裂的情况。

对比例2和实施例1相比，伸长率和模量都较低，容易被刮擦破坏，不能够为柔软基材提高力学保护。实施例中的采用CN975NS和5222树脂，紫外光交联固化后，一定程度上可以提高涂层的伸长率和模量，对基材提高保护。

对比例3和实施例2相比，没有氟改性丙烯酸酯低聚物，制备的组合物的水滴角和擦拭次数明显低于实施例，不添加氟改性丙烯酸酯低聚物，涂层使用过程中容易吸附脏污，导致透光率下降。

对比例4和实施例5相比，对比例4中添加的是含氟抗污助剂，制备的组合物的水滴角和擦拭次数明显低于实施例，含氟抗污助剂无法参与反应，故存在助剂迁移问题，抗污效果持久性差。

本发明的涂料组合物无溶剂挥发、环境友好，柔韧性高，兼具一定的硬度、耐磨，且含有抗污效果；适用于曲面、弧度产品，可弯折、卷曲基材，综合性能优异，适用性更广。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (9)

1.一种柔韧、抗污紫外光固化涂料组合物，其特征在于，包括如下重量份数的各组分：

2.根据权利要求1所述的柔韧、抗污紫外光固化涂料组合物，其特征在于，所述丙烯酸酯树脂选自聚酯丙烯酸酯、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、芳香族聚氨酯丙烯酸酯中的一种或几种。

3.根据权利要求1或2所述的柔韧、抗污紫外光固化涂料组合物，其特征在于，所述丙烯酸酯树脂的伸长率为100～1500％，官能度为2～6。

4.根据权利要求1所述的柔韧、抗污紫外光固化涂料组合物，其特征在于，所述氟改性丙烯酸酯低聚物为含氟聚氨酯丙烯酸酯低聚物、含氟聚酯丙烯酸酯低聚物、含氟环氧丙烯酸酯低聚物、含氟纯丙烯酸树脂中的一种或几种的混合。

5.根据权利要求1所述的柔韧、抗污紫外光固化涂料组合物，其特征在于，所述丙烯酸酯单体选自异冰片基丙烯酸酯、四氢呋喃丙烯酸酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯、硬脂酸丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、二缩丙二醇双丙烯酸酯、三缩丙二醇双丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯、丙氧化季戊四醇四丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的柔韧、抗污紫外光固化涂料组合物，其特征在于，所述光引发剂选自二苯甲酮、1-羟基-环己基-苯基甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1丙酮、2，4，6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化磷、异丙基硫杂蒽酮中的一种或几种。

7.根据权利要求1或6所述的柔韧、抗污紫外光固化涂料组合物，其特征在于，所述光引发剂为一种或两种裂解型光引发剂与一种夺氢型光引发剂组成的复合光引发剂体系，其中，所述裂解型光引发剂选自1-羟基-环己基-苯基甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1丙酮、2，4，6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化磷中的一种或几种，所述夺氢型光引发剂选自二苯甲酮、异丙基硫杂蒽酮中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的柔韧、抗污紫外光固化涂料组合物，其特征在于，所述流平剂包括聚二甲基硅氧烷、聚醚改性有机硅、聚酯改性有机硅、氟改性丙烯酸酯、聚丙烯酸酯类助剂中的一种或几种。

9.一种根据根据权利要求1所述的柔韧、抗污紫外光固化涂料组合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

按重量份数取30～80份的丙烯酸酯树脂、5～15份的氟改性丙烯酸酯低聚物、10～25份的丙烯酸酯单体、5～9份的光引发剂和0.05～2份的流平剂；将各组分均匀混合，制得涂料组合物。