CN108676448A - 装饰开关用水性uv光固化铝粉涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种装饰开关用水性UV光固化铝粉涂料及其制备方法，其中，该水性UV光固化铝粉涂料含有下述质量百分含量的组分：水性纯丙烯酸低聚物乳液30~50%，水性聚氨酯丙烯酸酯低聚物乳液10~20%，水性大分子光引发剂5~10%，小分子光引发剂1~3%，水性铝粉5~8%，水性铝粉定向剂1~3%，有机颜料色浆0~3%，水性流平剂0.1~0.5%，润湿剂0.1~0.5%，助溶剂5~12%，去离子水5~12%。本发明具有能大幅度的降低VOC排放量，更加环保、对环境有利的优点。

Description

装饰开关用水性UV光固化铝粉涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及水性UV光固化铝粉涂料领域,尤其是一种装饰开关用水性UV光固化铝粉涂料及其制备方法。
背景技术
开关在日常生活中随处可见，被人们大量使用，随着人们对开关装饰性的要求越来越高，开关的塑胶外壳从表面不涂装发展为涂装有各种颜色效果涂层的“装饰开关”，涂层的应用赋予产品外观美观的同时，其对开关还具有保护的作用，使得开关更加耐用。现有的市售装饰开关大多采用溶剂型涂料如溶剂型热塑性丙烯酸树脂铝粉涂料底漆+UV光固化涂料清漆、溶剂型UV光固化铝粉涂料等喷涂。溶剂型UV光固化铝粉涂料因为漆膜要求厚度在一般小于18微米才能有良好的外观、固化交联完全，如果采用活性稀释剂稀释施工，因施工时固含量100%，漆膜很难控制在小于18微米，所以需要用溶剂稀释至较低粘度与较低固体含量进行涂装，以符合施工要求，成膜符合厚度要求。如中国专利文献CN1436822A中，以改性丙烯酸树脂搭配活性单体丙烯酸单体、光引发剂、溶剂等组成光固化铝粉涂料，喷涂前需要活性单体以及溶剂稀释以方便施工，但是，稀释过程中的VOC含量约为550g/L，对环境污染严重，不能达到环保要求，对环境的污染较大。
发明内容
为了克服上述问题，本发明向社会提供一种能大幅度的降低VOC排放量，更加环保、有利于环境的装饰开关用水性UV光固化铝粉涂料。
本发明还提供一种能大幅度的降低VOC排放量，更加环保、对环境有利的装饰开关用水性UV光固化铝粉涂料的制备方法。
本发明的技术方案是：提供一种装饰开关用水性UV光固化铝粉涂料，含有下述质量百分含量的组分：水性纯丙烯酸低聚物乳液30~50%，水性聚氨酯丙烯酸酯低聚物乳液10~20%，水性大分子光引发剂5~10%，小分子光引发剂1~3%，水性铝粉5~8%，水性铝粉定向剂1~3%，有机颜料色浆0~3%，水性流平剂0.1~0.5%，润湿剂0.1~0.5%，助溶剂5~12%，去离子水5~12%。
作为对本发明的改进，含有下述质量百分含量的组分：水性纯丙烯酸低聚物乳液34~46%，水性聚氨酯丙烯酸酯低聚物乳液12~18%，水性大分子光引发剂6~9%，小分子光引发剂1.3~2.7%，水性铝粉5.5~7.5%，水性铝粉定向剂1.3~2.7%，有机颜料色浆0.5~2.5%，水性流平剂0.15~0.45%，润湿剂0.15~0.45%，助溶剂6~11%，去离子水6~11%。
作为对本发明的改进，含有下述质量百分含量的组分：水性纯丙烯酸低聚物乳液38~42%，水性聚氨酯丙烯酸酯低聚物乳液14~16%，水性大分子光引发剂7~8%，小分子光引发剂1.6~2.4%，水性铝粉6~7%，水性铝粉定向剂1.6~2.4%，有机颜料色浆1~2%，水性流平剂0.2~0.4%，润湿剂0.2~0.4%，助溶剂7~10%，去离子水7~10%。
作为对本发明的改进，所述水性小分子光引发剂为2-羟基-甲基苯基丙烷-1-酮、1-羟基-环已基-苯基甲酮，或者2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦。
作为对本发明的改进，所述水性铝粉定向剂为水性聚酰胺蜡。
作为对本发明的改进，所述流平剂为聚醚改性聚硅氧烷，或者是水性聚丙烯酸酯流平剂。
本发明还提供一种装饰开关用水性UV光固化铝粉涂料的制备方法， 包括下述步：
（S1）、助溶剂预混：将助溶剂与去离子水预先混合均匀，冷却备用；
（S2）、铝浆制备：取水性铝粉与（S1）中的半成品按质量比1：1浸泡后，搅拌均匀备用；
（S3）、预混：依次将水性纯丙烯酸低聚物乳液、水性聚氨酯丙烯酸酯低聚物乳液、水性大分子光引发剂、水性小分子光引发剂、水性铝粉定向剂、流平剂以及润湿剂预混,以600r/min转速分散15min；
（S4）、调色制漆：然后加入（S2）中的铝浆，继续分散15min，若需调色，则加入有机颜料色浆调色；
（S5）、调粘度：加入（S1）中的助溶剂与去离子水预混物继续分散10min；
（S6）、过滤：以200-300目滤网过滤即得水性紫外光固化铝粉涂料。
作为对本发明的改进，所述水性小分子光引发剂为2-羟基-甲基苯基丙烷-1-酮、1-羟基-环已基-苯基甲酮，或者2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦。
作为对本发明的改进，所述水性铝粉定向剂为水性聚酰胺蜡。
作为对本发明的改进，所述流平剂为聚醚改性聚硅氧烷，或者是水性聚丙烯酸酯流平剂。
本发明由于含有水性纯丙烯酸低聚物乳液30~50%，水性聚氨酯丙烯酸酯低聚物乳液10~20%，水性大分子光引发剂5~10%，小分子光引发剂1~3%，水性铝粉5~8%，水性铝粉定向剂1~3%，有机颜料色浆0~3%，水性流平剂0.1~0.5%，润湿剂0.1~0.5%，助溶剂5~12%，去离子水5~12%。与现有溶剂型UV光固化铝粉涂料对比，本发明具有低VOC(小于120g/L)，更加环保的优点，符合国家产业政策要求，具有良好的社会效率；此外，本发明以水体稀释剂，相对于现有技术而言，更加安全，对职业健康与安全作业具有明显的社会效益；本发明通过技术创新，解决了铝粉在水性体系的稳定以及漆膜铝粉排列的难点，实现了水性铝粉涂料外观符合高金属质感的装饰性要求。本发明的水性紫外光固化铝粉涂料具有铝粉排列好、金属感强、性能优异、施工性好、深层固化好。对比传统的紫外光固化铝粉涂料，涂料含有的高沸点成膜助剂含量小于120g/L,能大幅度的降低VOC排放量，对环境有利,同时由于不燃不爆，更加安全。
具体实施方式
实施例1
一种装饰开关用水性UV光固化铝粉涂料，含有下述质量百分含量的组分：水性纯丙烯酸低聚物乳液UV916W34%，水性聚氨酯丙烯酸酯低聚物乳液UV901W19%，水性大分子光引发剂PH201W10%，小分子光引发剂2.4%，水性铝粉6.5%，水性铝粉定向剂2.6%，有机颜料色浆0.5%，水性流平剂0.5%，润湿剂0.5%，助溶剂12%，去离子水12%。
实施例2
一种装饰开关用水性UV光固化铝粉涂料，含有下述质量百分含量的组分：水性纯丙烯酸低聚物乳液UV915W42%，水性聚氨酯丙烯酸酯低聚物乳液UV902W16%，水性大分子光引发剂PH202W8%，小分子光引发剂2.7%，水性铝粉6.7%，水性铝粉定向剂1.3%，有机颜料色浆2.5%，水性流平剂0.4%，润湿剂0.4%，助溶剂10%，去离子水10%。
实施例3
一种装饰开关用水性UV光固化铝粉涂料，含有下述质量百分含量的组分：水性纯丙烯酸低聚物乳液UV915W45%，水性聚氨酯丙烯酸酯低聚物乳液UV906W14%，水性大分子光引发剂PH201W6%，小分子光引发剂2.1%，水性铝粉6%，水性铝粉定向剂1%，有机颜料色浆3%，水性流平剂0.45%，润湿剂0.45%，助溶剂11%，去离子水11%。
实施例4
一种装饰开关用水性UV光固化铝粉涂料，含有下述质量百分含量的组分：水性纯丙烯酸低聚物乳液UV915W44%，水性聚氨酯丙烯酸酯低聚物乳液UV902W18%，水性大分子光引发剂PH201W9%，小分子光引发剂3%，水性铝粉7%，水性铝粉定向剂2.7%，有机颜料色浆2%，水性流平剂0.15%，润湿剂0.15%，助溶剂7%，去离子水7%。
实施例5
一种装饰开关用水性UV光固化铝粉涂料，含有下述质量百分含量的组分：水性纯丙烯酸低聚物乳液UV916W47.6%，水性聚氨酯丙烯酸酯低聚物乳液UV901W20%，水性大分子光引发剂PH201W7%，小分子光引发剂1%，水性铝粉8%，水性铝粉定向剂3%，有机颜料色浆1%，水性流平剂0.2%，润湿剂0.2%，助溶剂6%，去离子水6%。
实施例6
一种装饰开关用水性UV光固化铝粉涂料，含有下述质量百分含量的组分：水性纯丙烯酸低聚物乳液UV916W50%，水性聚氨酯丙烯酸酯低聚物乳液UV902W20%，水性大分子光引发剂PH202W1.3%，小分子光引发剂1.3%，水性铝粉8%，水性铝粉定向剂2.4%，有机颜料色浆0，水性流平剂0.1%，润湿剂0.1%，助溶剂10.1%，去离子水5%。
实施例7
一种装饰开关用水性UV光固化铝粉涂料，含有下述质量百分含量的组分：水性纯丙烯酸低聚物乳液UV916W38%，水性聚氨酯丙烯酸酯低聚物乳液UV906W12%，水性大分子光引发剂PH201W10%，小分子光引发剂3%，水性铝粉6%，水性铝粉定向剂3%，有机颜料色浆3%，水性流平剂0.5%，润湿剂0.5%，助溶剂11.5%，去离子水11.5%。
实施例8
一种装饰开关用水性UV光固化铝粉涂料，含有下述质量百分含量的组分：水性纯丙烯酸低聚物乳液UV915W30%，水性聚氨酯丙烯酸酯低聚物乳液UV901W19.8%，水性大分子光引发剂PH202W10%，小分子光引发剂3%，水性铝粉6.2%，水性铝粉定向剂3%，有机颜料色浆3%，水性流平剂0.5%，润湿剂0.5%，助溶剂12%，去离子水12%。
实施例9
一种装饰开关用水性UV光固化铝粉涂料，含有下述质量百分含量的组分：UV915W水性纯丙烯酸低聚物乳液50%，水性聚氨酯丙烯酸酯低聚物乳液UV906W10%，水性大分子光引发剂PH201W10%，小分子光引发剂3%，水性铝粉8%，水性铝粉定向剂3%，有机颜料色浆3%，水性流平剂0.5%，润湿剂0.5%，助溶剂5%，去离子水7%。
本发明中，所述水性纯丙烯酸低聚物乳液为市售产品，其分子含有不饱和双键，优选深圳科普利高分子材料有限公司的UV915W、UV916W。
所述水性聚氨酯丙烯酸酯乳液为市售产品，其分子含有不饱和双键，其中的二元醇骨架单元可以是含有聚醚二醇、聚酯二醇、聚己内酯二醇、聚四氢呋喃二醇和聚碳酸酯二醇中的一种或几种，其异氰酸骨架单元可以是TDI、IPDI、HMDI的一种或几种，优选深圳市科普利高分子材料有限公司的UV901W、UV902W、UV906W。
所述的水性大分子光引发剂优选为深圳市科普利高分子材料有限公司的PH201W、PH202W光引发剂中的一种或两种搭配使用。
本发明中，优选的，所述水性小分子光引发剂为2-羟基-甲基苯基丙烷-1-酮、1-羟基-环已基-苯基甲酮，或者是2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦。
本发明中，优选的，所述水性铝粉定向剂为水性聚酰胺蜡。
所述的助溶剂为PMA、DBAC、DMF、NMP、DBnP、二丙二醇甲醚、二乙二醇丁醚和醇酯十二中的一种或几种搭配，然后用去离子水稀释至50%。
本发明中，优选的，所述流平剂为聚醚改性聚硅氧烷，或者是水性聚丙烯酸酯流平剂。优选BYK333、TEGO 450、CoLev 702W。
所述的润湿剂为TEGO 270、TEGO 280中的一种。
试验：
将上述各实施例配方的组分按下述制备方法制得装饰开关用水性UV光固化铝粉涂料，包括下述步骤：（S1）、助溶剂预混：将助溶剂与去离子水预先混合均匀，冷却备用；
（S2）、铝浆制备：取水性铝粉与（S1）中的半成品按质量比1：1浸泡后，搅拌均匀备用；
（S3）、预混：依次将水性纯丙烯酸低聚物乳液、水性聚氨酯丙烯酸酯低聚物乳液、水性大分子光引发剂、水性小分子光引发剂、水性铝粉定向剂、流平剂以及润湿剂预混,以600r/min转速分散15min；
（S4）、调色制漆：然后加入（S2）中的铝浆，继续分散15min，若需调色，则加入有机颜料色浆调色；
（S5）、调粘度：加入（S1）中的助溶剂与去离子水预混物继续分散10min；
（S6）、过滤：以200-300目滤网过滤即得水性紫外光固化铝粉涂料。
将实施例1至实施例9所制得的装饰开关用水性UV光固化铝粉涂料，按以下施工方法喷涂成膜经紫外光固化后测试其性能：
1、用去离子水稀释涂料至粘度25-30秒/涂-4杯；
2、使用口径为1.0-1.5重力式喷枪，空气压力0.4-0.5MPa，自动或手工空气喷涂于底材；
3、干膜漆膜厚度14-18微米；
4、干燥固化条件：60-80℃烘烤15-20分钟，以UV光固化能量800-1200mJ/cm2辐射固化；
将本发明的水性紫外光固化铝粉涂料按上述施工方法制成干膜厚度为18微米的漆膜，并测试具体性能；其性能表格如下表1和表2所示：
实例1 实例2 实例3 实例4 实例5
外观 铝粉排列好、金属感强 铝粉排列好、金属感强 铝粉排列好、金属感强 铝粉排列好、金属感强 铝粉排列好、金属感强
铅笔硬度（H） 3H 3H 3H 3H 3H
附着力（划格法） 0级 0级 0级 0级 0级
RCA耐磨性（1.7N） ＞100圈 ＞100圈 ＞100圈 ＞100圈 ＞100圈
耐95%医用酒精性 ＞200次 ＞200次 ＞200次 ＞200次 ＞200次
耐汽油性 ＞200次 ＞200次 ＞200次 ＞200次 ＞200次
耐盐雾性 ＞48h ＞48h ＞48h ＞48h ＞48h
耐候性 涂层无异常 涂层无异常 涂层无异常 涂层无异常 涂层无异常
抗紫外线性（与封样外观对比） 外观无异常 外观无异常 外观无异常 外观无异常 外观无异常
阻燃性 30s内火焰消失 30s内火焰消失 30s内火焰消失 30s内火焰消失 30s内火焰消失
耐热性(压痕长度） ≤2cm ≤2cm ≤2cm ≤2cm ≤2cm
VOC含量（g/L） 120 100 110 70 60
表2：
实例6 实例7 实例8 实例9 对比样
外观 铝粉排列好、金属感强 铝粉排列好、金属感强 铝粉排列好、金属感强 铝粉排列好、金属感强 铝粉排列好、金属感强
铅笔硬度（H） 3H 3H 3H 3H 3H
附着力（划格法） 0级 0级 0级 0级 0级
RCA耐磨性（1.7N） ＞100圈 ＞100圈 ＞100圈 ＞100圈 ＞100圈
耐95%医用酒精性 ＞200次 ＞200次 ＞200次 ＞200次 ＞200次
耐汽油性 ＞200次 ＞200次 ＞200次 ＞200次 ＞200次
耐盐雾性 ＞48h ＞48h ＞48h ＞48h ＞48h
耐候性 涂层无异常 涂层无异常 涂层无异常 涂层无异常 涂层无异常
抗紫外线性（与封样外观对比） 外观无异常 外观无异常 外观无异常 外观无异常 外观无异常
阻燃性 30s内火焰消失 30s内火焰消失 30s内火焰消失 30s内火焰消失 30s内火焰消失
耐热性(压痕长度） ≤2cm ≤2cm ≤2cm ≤2cm ≤2cm
VOC含量（g/L） 101 115 120 70 ≥550
试验结果分析：通过上述试验结果可知，本发明中的实施例1至实施例9的VOC含量都远远低于对比样的VOC含量，并且都小于等于120g/L，其中，VOC含量最低值可以达到60 g/L，这是一个相当低的VOC含量，本发明具有低VOC(小于120g/L)，更加环保，符合国家产业政策要求，具有良好的社会效率；此外，本发明以水体稀释剂，更加安全，对职业健康与安全作业具有明显的社会效益；本发明通过技术创新，解决了铝粉在水性体系的稳定以及漆膜铝粉排列的难点，实现了水性铝粉涂料外观符合高金属质感的装饰性要求。本发明的水性紫外光固化铝粉涂料具有铝粉排列好、金属感强、性能优异、施工性好、深层固化好。对比传统的紫外光固化铝粉涂料，涂料含有的高沸点成膜助剂含量小于120g/L,能大幅度的降低VOC排放量，对环境有利,同时由于不燃不爆，更加安全。本发明的水性紫外光固化铝粉涂料在获得与溶剂型紫外光固化铝粉涂料相媲美的优异性能的同时施工方便，体系的VOC含量低，对环境友好，使用安全；值得推广应用。
其中，对比样为某市售的装饰开关用溶剂型紫外光固化铝粉涂料，市面上购买可得。
漆膜外观：在自然光下目测
附着力：依GB/T 9286-1998 测定
铅笔硬度：依GB/T 6739-2006 测定
RCA耐磨性：依ASTM F2357测定；耐磨次数需大于100次后涂层无擦穿、无本体露出；
耐盐雾性：依GB/T 10125-2012测定，耐盐雾时长需≥48h后涂层无发黑、起斑、霜化、脱落、变色等；
耐95%医用酒精性、耐汽油性试验：用双层纯棉布（包上棉布后测试头直径约10mm）分别吸附各种试剂在产品平面负重500g砝码，按照40循环/min进行擦拭，划擦长度30mm-50mm，来回一次作为一循环。每个测试点只能使用一种试剂，测试两百循环；每次测试一个地方后需更换一块干净的棉布沾取另一种试剂再选未做过测试的区域继续进行测试；测试时，不得把测试试剂混合在一起，必须分开区域测试。
阻燃性能试验：将试制样板（规格73.5mm*49.0mm*1.5mm）经灼热丝试验，测试PC类材料时，将试样用夹具固定好。灼热丝温度需升到870℃后进行测试；要求：需在试验中无可见的火焰或持续的辉光或移去灼热丝后30s内火焰熄灭或者辉光消失，娟纸不得起火，松木板不得烧焦。
耐热性：将试制样板（规格73.5mm*49.0mm*1.5mm）放置在至少3mm厚的钢板上，使之与钢板直接接触。再试制样条的表面置于水平位置，并用20N的力将试验设备的半球球顶部压住该表面。试验在温度为（125±2）℃的加热温度箱内进行。1h之后，将球从试样上取下，在10s之内，将试验浸入冷水在，冷却至大约室温，测出钢球压痕的直径，压痕直径需≤2cm。
抗紫外线性：依GB/T 1865标准测试；试验要求：将样品备置于耐黄变试验箱中，温度设定为50±5℃，接收紫外线照射48h后与封样对比，需外观无黄变、起泡。
耐候性试验：将样品放入环境试验箱，温度设定为60℃，湿度95%；之后将环境实验箱温度下降至-30℃，各保持3h，进行8各循环。要求：需依试验后涂层表面五起皮、褶皱等不良。

Claims (10)

1.一种装饰开关用水性UV光固化铝粉涂料，其特征在于：含有下述质量百分含量的组分：水性纯丙烯酸低聚物乳液30~50%，水性聚氨酯丙烯酸酯低聚物乳液10~20%，水性大分子光引发剂5~10%，小分子光引发剂1~3%，水性铝粉5~8%，水性铝粉定向剂1~3%，有机颜料色浆0~3%，水性流平剂0.1~0.5%，润湿剂0.1~0.5%，助溶剂5~12%，去离子水5~12%。
2.根据权利要求1所述的装饰开关用水性UV光固化铝粉涂料，其特征在于：含有下述质量百分含量的组分：水性纯丙烯酸低聚物乳液34~46%，水性聚氨酯丙烯酸酯低聚物乳液12~18%，水性大分子光引发剂6~9%，小分子光引发剂1.3~2.7%，水性铝粉5.5~7.5%，水性铝粉定向剂1.3~2.7%，有机颜料色浆0.5~2.5%，水性流平剂0.15~0.45%，润湿剂0.15~0.45%，助溶剂6~11%，去离子水6~11%。
3.根据权利要求1或2所述的装饰开关用水性UV光固化铝粉涂料，其特征在于：含有下述质量百分含量的组分：水性纯丙烯酸低聚物乳液38~42%，水性聚氨酯丙烯酸酯低聚物乳液14~16%，水性大分子光引发剂7~8%，小分子光引发剂1.6~2.4%，水性铝粉6~7%，水性铝粉定向剂1.6~2.4%，有机颜料色浆1~2%，水性流平剂0.2~0.4%，润湿剂0.2~0.4%，助溶剂7~10%，去离子水7~10%。
4.根据权利要求1至3中任意一项权利要求所述的装饰开关用水性UV光固化铝粉涂料，其特征在于：所述水性小分子光引发剂为2-羟基-甲基苯基丙烷-1-酮、1-羟基-环已基-苯基甲酮，或者2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦。
5.根据权利要求1至3中任意一项权利要求所述的装饰开关用水性UV光固化铝粉涂料，其特征在于：所述水性铝粉定向剂为水性聚酰胺蜡。
6.根据权利要求1至3中任意一项权利要求所述的装饰开关用水性UV光固化铝粉涂料，其特征在于：所述流平剂为聚醚改性聚硅氧烷，或者是水性聚丙烯酸酯流平剂。
7.一种装饰开关用水性UV光固化铝粉涂料的制备方法，其特征在于：包括下述步骤：
（S1）、助溶剂预混：将助溶剂与去离子水预先混合均匀，冷却备用；
（S2）、铝浆制备：取水性铝粉与（S1）中的半成品按质量比1：1浸泡后，搅拌均匀备用；
（S3）、预混：依次将水性纯丙烯酸低聚物乳液、水性聚氨酯丙烯酸酯低聚物乳液、水性大分子光引发剂、水性小分子光引发剂、水性铝粉定向剂、流平剂以及润湿剂预混,以600r/min转速分散15min；
（S4）、调色制漆：然后加入（S2）中的铝浆，继续分散15min，若需调色，则加入有机颜料色浆调色；
（S5）、调粘度：加入（S1）中的助溶剂与去离子水预混物继续分散10min；
（S6）、过滤：以200-300目滤网过滤即得水性紫外光固化铝粉涂料。
8.根据权利要求7所述的装饰开关用水性UV光固化铝粉涂料，其特征在于：所述水性小分子光引发剂为2-羟基-甲基苯基丙烷-1-酮、1-羟基-环已基-苯基甲酮，或者2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦。
9.根据权利要求7所述的装饰开关用水性UV光固化铝粉涂料，其特征在于：所述水性铝粉定向剂为水性聚酰胺蜡。
10.根据权利要求7所述的装饰开关用水性UV光固化铝粉涂料，其特征在于：所述流平剂为聚醚改性聚硅氧烷，或者是水性聚丙烯酸酯流平剂。
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