CN108485507A

CN108485507A - 具有临时保护效果的水性uv涂料及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN108485507A
Application number: CN201810204092.3A
Authority: CN
Inventors: 黄巨波; 李平; 李玉良; 王卫国; 缪培凯; 吕国强; 杨波; 凌云剑
Original assignee: Hunan Matsui New Materials Ltd By Share Ltd
Current assignee: Hunan Matsui New Materials Ltd By Share Ltd
Priority date: 2018-03-13
Filing date: 2018-03-13
Publication date: 2018-09-04
Anticipated expiration: 2038-03-13
Also published as: CN108485507B

Abstract

本发明公开了一种具有临时保护效果的水性UV涂料及其制备方法和应用，其中水性UV涂料包括以质量百分比计的下列组分：水性UV树脂30～60％、水性UV单体5～12％、成膜助剂2～5％、pH值调整剂0.1～0.5％、水性润湿剂0.1～1％、水性消泡剂0.1～0.5％、光引发剂1～5％、附着力促进剂0.5～2％、消光粉0.5～5％、余量为水，水性UV树脂为羧基改性水溶性聚氨酯丙烯酸酯。上述具有临时保护效果的水性UV涂料附着力好，硬度高，喷涂在金属基材表面形成临时保护膜后在金属工件的钻、冲、铣等机械加工过程中能有效地抑制划痕和毛刺等不良的产生，并且常温浸泡与碱性脱膜液中易脱膜，提高生产效率。

Description

具有临时保护效果的水性UV涂料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及水性涂料领域，特别地，涉及一种具有临时保护效果的水性UV涂料及其制备方法和应用。

背景技术

临时保护膜是指涂覆在待加工的工件表面，防止在机械加工时工件表面被刮伤的一层膜。近年来随着电子行业的快速发展，越来越多的电子产品使用金属工件、玻璃工件，对它们的制作要求也不断提高；在对被加工工件进行钻、冲、铣等机械加工时，容易使工件刮伤，产生较大的毛刺、划痕等不良，影响最终产品的外观和使用。所以需要在待加工的工件表面涂覆一层临时保护膜层，防止加工零件被刮伤以及划痕和毛刺的产生，加工完成之后再去除临时保护膜。

目前市场对于金属或玻璃工件的临时保护主要是采用可剥胶涂层和热固性保护涂层，然而在应用的过程当中都存在着一定的局限性。可剥胶涂层存在的较大问题是其涂层对金属工件的附着力较弱，不能很好地对金属工件的钻、冲、铣等机械加工过程起到临时保护作用，且其在工件加工完成后需要利用人工把可剥胶涂层撕掉，较大影响产能。热固性保护涂层在固化过程中需要高温烘烤，较大浪费时间及耗能严重。因此，现有应用于金属件加工的临时保护技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明提供了一种具有临时保护效果的水性UV涂料及其制备方法和应用，以解决现有的临时保护技术产能低、浪费时间成本以及耗能严重的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明的一方面提供了一种具有临时保护效果的水性UV涂料，具有临时保护效果的水性UV涂料，包括以质量百分比计的下列组分：水性UV树脂30～60％、水性UV单体5～12％、成膜助剂2～5％、pH值调整剂0.1～0.5％、水性润湿剂0.1～1％、水性消泡剂0.1～0.5％、光引发剂1～5％、附着力促进剂0.5～2％、消光粉0.5～5％、余量为水；水性UV树脂为羧基改性水溶性聚氨酯丙烯酸酯。

进一步地，具有临时保护效果的水性UV涂料，包括以质量百分比计的下列组分：水性UV树脂40～60％、水性UV单体5～8％、成膜助剂2～5％、pH值调整剂0.1～0.5％、水性润湿剂0.5～1％、水性消泡剂0.1～0.5％、光引发剂2～3％、附着力促进剂0.5～2％、消光粉1～3％、余量为水。

进一步地，具有临时保护效果的水性UV涂料，包括以质量百分比计的下列组分：水性UV树脂58％、水性UV单体8％、成膜助剂5％、pH值调整剂0.2％、水性润湿剂0.8％、水性消泡剂0.3％、光引发剂2.5％、附着力促进剂1％、消光粉3％、水21.2％。

进一步地，水性UV单体为2～3官水性UV单体。

进一步地，水性UV单体为乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧化甘油三丙烯酸酯中的一种或两种。

进一步地，光引发剂为1-羟基环己基苯基甲酮、二苯甲酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、1-羟基环已基苯基甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮中的一种或几种。

进一步地，成膜助剂为二丙二醇甲醚或乙二醇丁醚。

进一步地，pH值调整剂为N,N-二甲基乙醇胺。

本发明的另一方面提供了一种具有临时保护效果的水性UV涂料的制备方法，将上述的具有临时保护效果的水性UV涂料中各组分混合并分散，然后加入水，即可得到具有临时保护效果的水性UV涂料。

本发明的另一方面还提供了一种上述具有临时保护效果的水性UV涂料或上述制备方法制备得到的具有临时保护效果的水性UV涂料在金属基材上的应用。

进一步地，上述应用包括以下步骤：将上述具有临时保护效果的水性UV涂料加入水稀释，分散并过滤后喷涂于金属基材表面，烘干并UV固化后即可得到膜厚为10～20μm的临时保护膜；金属基材加工完成后，将其浸泡于强碱性脱膜液中脱膜。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的具有临时保护效果的水性UV涂料，应用于金属工件表面的临时保护，采用水性UV树脂、水性UV单体作为成膜基质，具有较好的涂料施工性。本发明采用羧基改性水溶性聚氨酯丙烯酸酯作为水性UV树脂；在合成上述水性UV树脂时，引入了羧基，其可以与氨或有机胺中和形成羧酸铵盐，即成为水溶性的UV低聚物，从而使具有临时保护效果的涂料形成的涂层溶解，以从金属工件表面去除；另外，上述水性UV树脂酸值较高(70～100mg KOH/g)，其经紫外光固化后与金属类基材附着力优异；同时由于其特殊的酸值结构，又使上述水性UV涂料具有一定的耐弱碱性能即耐切削液性能。

本发明提供的具有临时保护效果的水性UV涂料，体系酸值较高，易在强碱性条件下脱膜(pH值为13～14)，常温浸泡于碱性脱膜液3～5min，即可脱膜干净，免除人工脱膜的工序，提高工作效率。

本发明提供的具有临时保护效果的水性UV涂料，流平性、耐磨性优异，附着力稳定，硬度高，在金属工件的钻、冲、铣等机械加工过程中能有效地抑制划痕和毛刺等不良的产生，提高产品良率；其形成的涂层在UV固化之前通过水分的挥发就能够很好地表干，有利于生产效率和良率的提高，耗能低，并且采用水作为稀释剂，有效地降低了涂料中VOC的含量，使上述UV涂料在喷涂过程中无污染，极大改善了施工环境，属于绿色环保产品。

本发明提供的具有临时保护效果的水性UV涂料的制备方法，将具有临时保护效果的水性UV涂料的各组分通过适当配比进行混合并分散而成，制备方法简单易控，生产效率高，采用水作为稀释剂，有效的降低了涂料中VOC含量，使得该水性UV涂料在喷涂过程中无污染无伤害，极大的改善了施工环境，属于绿色环保产品，适应于现代化大生产。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将，对本发明作进一步详细的说明。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。

本发明的优选实施例提供了一种具有临时保护效果的水性UV涂料，具有临时保护效果的水性UV涂料，包括以质量百分比计的下列组分：水性UV树脂30～60％、水性UV单体5～12％、成膜助剂2～5％、pH值调整剂0.1～0.5％、水性润湿剂0.1～1％、水性消泡剂0.1～0.5％、光引发剂1～5％、附着力促进剂0.5～2％、消光粉0.5～5％、余量为水；水性UV树脂为羧基改性水溶性聚氨酯丙烯酸酯。

上述羧基改性水溶性聚氨酯丙烯酸酯在合成的过程中加入了一定量的二羟甲基丙酸(DMPA)，从而引入了羧基，当存在氨或有机胺时，可以发生中和反应，形成羧酸铵盐，即成为了水溶性的UV低聚物，从而能够从金属件表面去除，方法简单易操作。同时，上述羧基改性水溶性聚氨酯丙烯酸酯作为水性UV树脂，酸值较高，UV固化后与金属类基材之间附着力优异。羧基改性水溶性聚氨酯丙烯酸酯提供体系的主体性能，是最主要的成膜物质，有较好的耐磨擦性能、耐化性和耐候性，附着力稳定，耐酸性能强。

上述具有临时保护效果的水性UV涂料，应用于金属工件表面的临时保护，采用水性UV树脂、水性UV单体作为成膜基质，具有较好的涂料施工性。本发明采用羧基改性水溶性聚氨酯丙烯酸酯作为水性UV树脂；在合成上述水性UV树脂时，引入了羧基，其可以与氨或有机胺中和形成羧酸铵盐，即成为水溶性的UV低聚物，从而使具有临时保护效果的涂料形成的涂层溶解，以从金属工件表面去除；另外，上述水性UV树脂酸值较高(70～100mg KOH/g)，其经紫外光固化后与金属类基材附着力优异；同时由于其特殊的酸值结构，又使上述水性UV涂料具有一定的耐弱碱性能即耐切削液性能。

上述具有临时保护效果的水性UV涂料，体系酸值较高，易在强碱性条件下脱膜，常温浸泡于碱性脱膜液3～5min，即可脱膜干净，免除人工脱膜的工序，提高工作效率。

上述具有临时保护效果的水性UV涂料，流平性、耐磨性优异，附着力稳定，硬度高，在金属工件的钻、冲、铣等机械加工过程中能有效地抑制划痕和毛刺等不良的产生，提高产品良率；其形成的涂层在UV固化之前通过水分的挥发就能够很好地表干，有利于生产效率和良率的提高，耗能低，并且采用水作为稀释剂，有效地降低了涂料中VOC的含量，使上述UV涂料在喷涂过程中无污染，极大改善了施工环境，属于绿色环保产品。

优选的，具有临时保护效果的水性UV涂料，包括以质量百分比计的下列组分：水性UV树脂40～60％、水性UV单体5～8％、成膜助剂2～5％、pH值调整剂0.1～0.5％、水性润湿剂0.5～1％、水性消泡剂0.1～0.5％、光引发剂2～3％、附着力促进剂0.5～2％、消光粉1～3％、余量为水。更优选的，具有临时保护效果的水性UV涂料，包括以质量百分比计的下列组分：水性UV树脂58％、水性UV单体8％、成膜助剂5％、pH值调整剂0.2％、水性润湿剂0.8％、水性消泡剂0.3％、光引发剂2.5％、附着力促进剂1％、消光粉3％、水21.2％。上述水性UV涂料采用上述优选的配方及配比，流平性、耐磨性能最优，并且与金属件之间的附着力最稳定；UV固化之前能够很好的表干，有利于生产效率地提高。

优选的，水性UV单体为2～3官水性UV单体。上述水性UV单体优选为2～3官的低官能度单体。上述水性UV单体采用低官能度单体，旨在促进附着力、降低体系粘度，其在上述水性UV涂料中的添加量，也能够刚好为体系加快反应速率，提高体系交联密度，提高干膜的耐磨性、耐化性和耐候性。

优选的，水性UV单体为乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧化甘油三丙烯酸酯中的一种或两种。上述水性UV单体的添加能够更好地提高体系的反应速率和交联密度，改善具有临时保护效果的水性UV涂料的耐磨性、耐化性和耐候性。

优选的，光引发剂为1-羟基环己基苯基甲酮、二苯甲酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、1-羟基环已基苯基甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮中的一种或几种。上述光引发剂采用具有不同的最大吸收波长和吸收波范围的光引发剂结合而成，其中1-羟基环己基苯基甲酮和二苯甲酮即IRGACURE 500为水性光引发剂；2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯即TPO-L在长波范围(350～420nm)内具有较强吸收。上述光引发剂是液体型的，其最大吸收波长在299nm和366nm，主要适用于低黄边和浅色体系。采用上述光引发剂有利于单体的聚合，增加具有临时保护效果的水性UV涂料与金属件之间的附着力。

优选的，成膜助剂为二丙二醇甲醚或乙二醇丁醚。上述成膜助剂加入使得具有临时保护效果的水性UV涂料喷涂金属基材表面形成的稳定的临时保护膜。

优选的，pH值调整剂为N,N-二甲基乙醇胺。上述pH值调整剂调节体系为酸性条件，形成特殊的酸值结构，使得具有临时保护效果的水性UV涂料具有耐酸耐弱碱性能。

上述具有临时保护效果的水性UV涂料的涂层经过性能试验测试，测试结果如下：

具有临时保护效果的水性UV涂料耐水性能优异，80℃水煮30min，外观无明显异常，附着力佳。

具有临时保护效果的水性UV涂料具有耐磨性能优越，RCA纸带耐磨测试中，175g负重，250次摩擦之后未现底材。

具有临时保护效果的水性UV涂料具有良好的铅笔硬度，750g负重，2H无明显划痕。

具有临时保护效果的水性UV涂料溶剂排放量低，溶剂排放量小于5％。

具有临时保护效果的水性UV涂料耐酸性能佳，20％H₂SO₄常温浸泡2h，外观和附着力OK。

具有临时保护效果的水性UV涂料耐弱碱性能优异，pH等于9的切削液常温浸泡24h，外观和附着力OK。

作为一个总的发明构思，本发明还提供了一种具有临时保护效果的水性UV涂料的制备方法，将上述的具有临时保护效果的水性UV涂料中各组分混合并分散，然后加入水，即可得到具有临时保护效果的水性UV涂料。

上述具有临时保护效果的水性UV涂料的制备方法，边分散边按上述配方依次投入水性UV树脂、水性UV单体、成膜助剂、pH值调整剂、水性润湿剂、水性消泡剂、光引发剂、水性附着力促进剂、消光粉，高速分散30～60min，至消光粉分散均匀，降低分散速度，投入去离子水，分散均匀即可得到上述水性UV涂料。

上述具有临时保护效果的水性UV涂料的制备方法，将具有临时保护效果的水性UV涂料的各组分通过适当配比进行混合并分散而成，制备方法简单易控，生产效率高，采用水作为稀释剂，有效的降低了涂料中VOC含量，使得该水性UV涂料在喷涂过程中无污染无伤害，极大的改善了施工环境，属于绿色环保产品，适应于现代化大生产。

作为一个总的发明构思，本发明还提供了一种上述具有临时保护效果的水性UV涂料或上述制备方法制备得到的具有临时保护效果的水性UV涂料在金属基材上的应用。

优选地，上述应用包括以下步骤：将上述具有临时保护效果的水性UV涂料加入水稀释，分散并过滤后喷涂于金属基材表面，烘干并UV固化后即可得到膜厚为10～20μm的临时保护膜；金属基材加工完成后，将其浸泡于强碱性脱膜液中脱膜。

上述具有临时保护效果的水性UV涂料的施工工艺，具体包括以下步骤：

将具有临时保护效果的水性UV涂料加入去离子水稀释10～20％，低速分散均匀，200目过滤；在金属件表面，在18～25℃、湿度50～70％的洁净室内进行喷涂，喷涂气压为0.2～0.5MPa，使干膜膜厚为10～20μm；固化条件为预先烘烤8～15min，烘烤温度为50～80℃，然后UV固化，固化能为1000～1500mJ/cm²，从而在金属件表面形成临时保护膜。

上述具有临时保护效果的水性UV涂料的施工工艺，喷涂在金属基材的表面，该涂层固化效率高，耗能低，溶剂排放量低，附着力稳定，硬度佳，在金属工件的钻、冲、铣等机械加工过程中能有效抑制划痕和毛刺等不良的产生，大大提高产品的良率。

上述具有临时保护效果的水性UV涂料的施工工艺形成的临时保护膜，在加工完毕后，常温浸泡于碱性脱膜液中，浸泡3～5min，即可将临时保护膜脱膜干净。上述水性UV涂料脱膜简单，耗能少，成本低。

实施例

羧基改性水溶性聚氨酯丙烯酸酯选自长兴化学DR-W413、长兴化学DR-W465、湛新化学UCECOAT 7200、湛新化学UCECOAT 7100、欧宝迪化学LUX 220、深圳优阳化学GP-5102、深圳优阳化学GP-5106。

水性UV单体选自长兴化学EM2386、长兴化学EM2387、沙多玛SR344。

水性润湿剂选自毕克化学BYK333、毕克化学BYK346、毕克化学BYK180、毕克化学BYK378、迪高化学TEGO WET 270、迪高化学TEGO WET 280。

水性消泡剂选自迪高化学TEGO 810、迪高化学TEGO Foamex N、毕克化学BYK 019、毕克化学BYK012。

光引发剂选自巴斯夫IRGACURE 500、巴斯夫TPO-L、巴斯夫IRGACURE 184、巴斯夫IRGACURE 1173。

附着力促进剂选自沙多玛CD9051。

消光粉选自东曹E1011、格蕾丝ED3、德固赛OK607、格蕾丝C803。

实施例1

本实施例提供了一种具有临时保护效果的水性UV涂料，包括以质量百分比计的下列组分：羧基改性水溶性聚氨酯丙烯酸酯58％，乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯8％，二丙二醇甲醚5％，N,N-二甲基乙醇胺0.2％，水性润湿剂0.8％，水性消泡剂0.3％，光引发剂2.5％，附着力促进剂1％，消光粉3％，水21.2％；其中，光引发剂为1-羟基环己基苯基甲酮、二苯甲酮和2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯的混合物。

上述具有临时保护效果的水性UV涂料制备方法，包括以下步骤：

边分散边依次加入上述水性聚氨酯丙烯酸酯树脂、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二丙二醇甲醚、N,N-二甲基乙醇胺、水性润湿剂、水性消泡剂、光引发剂、水性附着力促进剂、消光粉，分散50min至消光粉分散均匀，降低分散速度，加入去离子水低速分散均匀后过滤，即可获得上述具有临时保护效果的水性UV涂料。

上述具有临时保护效果的水性UV涂料在金属基材上的应用，包括以下步骤：

将上述具有临时保护效果的水性UV涂料加入去离子水稀释20％，低速分散均匀，200目过滤；在25℃、湿度60％的洁净室内，喷涂在金属基材表面成膜，喷涂气压0.5MPa，干膜膜厚为10μm，固化条件为预先烘烤15min，烘烤温度为25℃，然后过UV，固化能为1500mJ/cm²，形成临时保护膜。在金属件加工完成以后，将带有临时保护膜的上述金属件放置于pH为13的强碱性溶液中，如氨或有机胺中，临时保护膜能够形成可溶性的低聚物，从而实现脱膜。

实施例2

本实施例提供了一种具有临时保护效果的水性UV涂料，包括以质量百分比计的下列组分：羧基改性水溶性聚氨酯丙烯酸酯55％，乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯11％，二丙二醇甲醚5％，N,N-二甲基乙醇胺0.2％，水性润湿剂0.8％，水性消泡剂0.3％，光引发剂2.5％，附着力促进剂1％，消光粉3％，水21.2％；其中，光引发剂为1-羟基环己基苯基甲酮、二苯甲酮和2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯的混合物。

本实施例具有临时保护效果的水性UV涂料制备方法和在金属基材上的应用与实施例1相同。

实施例3

本实施例提供了一种具有临时保护效果的水性UV涂料，包括以质量百分比计的下列组分：羧基改性水溶性聚氨酯丙烯酸酯58％，丙氧化甘油三丙烯酸酯8％，二丙二醇甲醚5％，N,N-二甲基乙醇胺0.2％，水性润湿剂0.8％，水性消泡剂0.3％，光引发剂1.5％，附着力促进剂1％，消光粉3％，水22.2％；其中，光引发剂为1-羟基环己基苯基甲酮、二苯甲酮和2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯。

表1为实施例1～3具有临时保护效果的水性UV涂料的性能测试结果。

表1实施例1～3性能测试结果

表1可知，实施例1的综合性能表现最佳，附着力稳定，铅笔硬度750g/2H无明显划痕，RCA耐磨250次未现底材，耐酸性能优异，耐弱碱，易脱膜。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种具有临时保护效果的水性UV涂料，其特征在于，包括以质量百分比计的下列组分：

水性UV树脂30～60％、水性UV单体5～12％、成膜助剂2～5％、pH值调整剂0.1～0.5％、水性润湿剂0.1～1％、水性消泡剂0.1～0.5％、光引发剂1～5％、附着力促进剂0.5～2％、消光粉0.5～5％、余量为水；所述水性UV树脂为羧基改性水溶性聚氨酯丙烯酸酯。

2.根据权利要求1所述的具有临时保护效果的水性UV涂料，其特征在于，包括以质量百分比计的下列组分：

水性UV树脂40～60％、水性UV单体5～8％、成膜助剂2～5％、pH值调整剂0.1～0.5％、水性润湿剂0.5～1％、水性消泡剂0.1～0.5％、光引发剂2～3％、附着力促进剂0.5～2％、消光粉1～3％、余量为水。

3.根据权利要求2所述的具有临时保护效果的水性UV涂料，其特征在于，包括以质量百分比计的下列组分：

水性UV树脂58％、水性UV单体8％、成膜助剂5％、pH值调整剂0.2％、水性润湿剂0.8％、水性消泡剂0.3％、光引发剂2.5％、附着力促进剂1％、消光粉3％、水21.2％。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的具有临时保护效果的水性UV涂料，其特征在于，

所述水性UV单体为2～3官水性UV单体。

5.根据权利要求4所述的具有临时保护效果的水性UV涂料，其特征在于，

所述水性UV单体为乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧化甘油三丙烯酸酯中的一种或两种。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的具有临时保护效果的水性UV涂料，其特征在于，

所述光引发剂为1-羟基环己基苯基甲酮、二苯甲酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、1-羟基环已基苯基甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮中的一种或几种。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的具有临时保护效果的水性UV涂料，其特征在于，

所述成膜助剂为二丙二醇甲醚或乙二醇丁醚；和/或

所述pH值调整剂为N,N-二甲基乙醇胺。

8.一种具有临时保护效果的水性UV涂料的制备方法，其特征在于，

将权利要求1至7任一项所述的具有临时保护效果的水性UV涂料中各组分混合并分散，然后加入水，即可得到所述具有临时保护效果的水性UV涂料。

9.权利要求1至7中任一项所述的具有临时保护效果的水性UV涂料或权利要求8所述的制备方法制备得到的具有临时保护效果的水性UV涂料在金属基材上的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，包括以下步骤：

将所述具有临时保护效果的水性UV涂料加入水稀释，分散并过滤后喷涂于金属基材表面，烘干并UV固化后即可得到膜厚为10～20μm的临时保护膜；所述金属基材加工完成后，将其浸泡于强碱性脱膜液中脱膜。