CN110240858A - 一种高低能量交互固化水性uv木器清漆及其制备方法与施工工艺 - Google Patents

一种高低能量交互固化水性uv木器清漆及其制备方法与施工工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高低能量交互固化水性UV木器清漆及其制备方法与施工工艺。所述水性UV木器清漆以重量份计，其配方包含如下原料组分：水性UV聚氨酯分散体A为40.0‑70.0份；水性UV聚氨酯分散体B为10.0‑40.0份；LED引发剂0.3‑1.0份；润湿剂0.1‑0.5份；成膜助剂3.0‑5.0份；增稠流变剂0.2‑0.5份；引发剂1.0‑2.0份；多功能助剂0.1‑0.5份；水余量。本发明提供一种高硬度、抗粘连和耐刮伤、丰满度好，高低能量交互固化水性UV木器清漆，其能够有效地保护基材不受任何破坏，不因传统汞灯固化引起过热导致板材变形，与基材表面具有优异的附着力。

Description

一种高低能量交互固化水性UV木器清漆及其制备方法与施工 工艺
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，特别涉及一种高低能量交互固化水性UV木器清漆及其制备方法。
背景技术
随着人们环保意识的日益增强，溶剂型涂料的使用范围逐步受到限制，而水性木器涂料因具有不污染环境、低VOC排放、毒性小、不燃不爆、无火灾隐患等优点而越来越受到人们的关注和重视。
近年来，随着国民经济的快速发展和人民生活水平的提高，低污染的环保型涂料已经成为人们关注的焦点，并且随着溶剂型涂料消费税的开征和国家相关标准的要求以及水性木器涂料树脂合成技术的逐渐进步，水性木器漆在儿童家具等领域已经取代溶剂型木器涂料成为木制品家具的保护涂层。由于使用水做溶剂具有施工简便的特点，水性木器漆在工业木器涂料市场也越来越多的得到应用。但由于单组份水性木器涂料因耐磨性差、硬度低、抗粘连性差、抗刮伤性差，双组份水性木器涂料有活化期限制、打包时间长等问题制约着水性木器涂料在家具工业上的应用发展，尤其是在对工业化流水线生产快速打包装、耐磨、硬度、抗刮伤方面具有高要求的办公、橱柜以及木门领域的应用。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种高硬度、抗粘连和耐刮伤、丰满度好，高低能量交互固化水性UV木器清漆，其能够有效地保护基材不受任何破坏，不因传统汞灯固化引起过热导致板材变形，与基材表面具有优异的附着力。
本发明的技术目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明所述高低能量交互固化水性UV木器清漆，以重量份计，其配方包含如下原料组分：
优选地，本发明所述高低能量交互固化水性UV木器清漆，以重量份计，其配方还包含如下原料组分：
优选地，本发明所述水性UV聚氨酯分散体A为高硬度、高固含、易消光的水性UV聚氨酯分散体；其最低成膜温度为6℃，固含量为35±1％；优选地，所述水性UV聚氨酯分散体A可选自湛新化学7699的聚氨酯分散体。
优选地，本发明所述水性UV聚氨酯分散体B具有高硬度、强附着力、高固含，其最低成膜温度为0℃，固含量为37±1％；优选地，所述水性UV聚氨酯分散体B可选自欧宝迪LUX-484的聚氨酯分散体。
优选地，本发明所述LED引发剂为水性LED引发剂；优选地，所述LED引发剂为酮类夺氢型的液态光引发剂，不含苯、硫。具有不迁移、表干好的特性；更为优选地，所述LED引发剂可选自广传电子GC-409或TPOL。
优选地，本发明所述引发剂为高效、低气味、低刺激的液态光引发剂；所述引发剂可选自广传电子184L。
优选地，本发明所述润湿剂为聚醚硅氧烷共聚物，具有高效能降低涂料表面张力，提高底材润湿性，防缩孔性，良好的重涂性以及促进流动作用；优选地，所述润湿剂可选自迪高化学Tego-4100或毕克化学BYK-349。
优选地，本发明所述成膜助剂为二丙二醇甲醚和二丙二醇丁醚，将一种亲水和一种亲油的两种成膜助剂混合所得的成膜助剂对成膜效果、储存稳定性比较好，优选地，混合质量比为1:1。所选用的成膜助剂有助于成膜物在低温下成膜并且不残留，可选用市售工业级的产品。
优选地，本发明所述多功能助剂为AMP-95多功能助剂，调节pH值、协同增强分散剂、消泡剂、流平剂等作用。
优选地，本发明所述增稠流变剂为聚氨酯缔合型增稠流变助剂；优选地，所述增稠流变剂选自明凌PUR40和PUR60复配或陶氏化学R-8W和R-2020复配；优选地，所述增稠流变剂的复配重量比为(1:1.5)：1。
优选地，本发明所述分散剂含高颜料亲和基团的共聚物水溶液，低起泡性，不含溶液，胺和乙氧基壬基酚，可选自迪高化学Tego-752W或Tego-750w。
优选地，所述防沉剂主要成分改性脲溶液，用于改善体系的防沉降性和防流挂性，可选自毕克化学BYK-420或BYK-E420。
优选地，本发明所述消泡剂相容性好，辊涂和刷涂破泡快，不影响光泽，可选自科宁公司A36或迪高化学TEGO-810。
优选地，本发明所述消光剂为无机二氧化硅，白色粉末，微观呈完美的圆球状；具有相容性好、易于分散、不易沉淀、透明度高、手感细腻等特点，在涂膜表面形成微小的凹凸面，具有光散射作用，起到消光效果，可选用格雷斯化学的牌号为7000或德固赛公司牌号为OK-607的产品。
优选地，本发明所述脱泡剂为聚二甲基硅氧烷溶液，可用于纯粹的水性涂料以及聚合物乳液为基础，含有共溶剂的涂料，可选自科宁公司1293。
优选地，本发明所述流平剂为聚醚硅氧烷共聚物，具有改善涂料的流动性，改善耐刮擦性，优异的防缩孔效果和抗粘连性，提供光滑的手感；优选地，所述流平剂可选自迪高化学Tego-410或毕克化学BYK-333。
优选地，本发明所述防冻剂为丙二醇，防止在-5℃-0℃温度条件下储存冻坏成膜物，并可调节干燥过程中成膜助剂的挥发平衡，有助于防止痱子、橘皮等漆病的发生，可采用市售工业级产品。
优选地，本发明所述防腐杀菌剂用于抑制细菌和真菌在生产和储存过程中含水有机产品中的滋生，不含甲醛或甲醛释放物，可选自陶氏公司342防腐杀菌剂；优选地，所述手感剂为改性石蜡乳液；优选地，所述手感剂选自毕克化学BYK-539或麦可门95535。
本发明的另一技术目的是是提供一种制备上述高低能量交互固化水性UV木器清漆的方法，包括如下步骤：
S1、按配方量准备各原料组分，待用；
S2、将水性UV聚氨酯分散体A、水性UV聚氨酯分散体B加入分散釜中，搅拌状态下加入多功能助剂、分散剂、防沉剂、润湿剂、消泡剂、成膜助剂，混匀；
S3、搅拌状态下加入消光剂，分散均匀；
S4、搅拌状态下加入脱泡剂、流平剂、LED引发剂、引发剂、防冻剂、防腐杀菌剂、增稠流变剂、手感剂、余量水充分搅拌10-15分钟至粘度稳定、过滤出料。
优选地，本发明步骤S2搅拌转速为500-600r/min，分散转速为900-1000r/min，分散时间为10-15min；优选地，步骤S3分散转速为1100-1200r/min，分散至细度≤25μm；优选地，步骤S4中搅拌转速为700-800r/min，搅拌时间为10-15分钟。
本发明的另一技术目的是提供一种高低能量交互固化水性UV木器清漆的施工工艺，包括如下步骤：
1)、将板材砂光平整、除尘、除油；
2)、将权利要求9所制得的高低能量交互固化水性UV木器清漆用水稀释，开稀至粘度为40～45秒，然后喷涂板材的表面，涂布量80～100g/㎡、烘干、辐射固化；优选，所述步骤2)中烘干温度为45±5℃，烘干时间为90～120min；优选地，步骤2)中辐射强度为UVA300～350mJ/cm2，UVV900-1100mJ/cm2，辐射固化时间为10～20s。
本发明的有益效果：
1)、本发明的配方中水性UV聚氨酯分散体A硬度高、丰满度好，相容性好、抗粘连性好,水性UV聚氨酯分散体B柔韧性佳、收缩率小的特点，通过复配使两种不同的树脂互相结合改性而制成的一种涂料；且利用UV型树脂快速固化、高硬度、高耐性、粒径排布均匀的优点。
2)、引入LED冷光固化降低固化所需的能量和减少固化时产生的热量，不因过热导致板材变形，有效解决传统单/双组份水性木器漆硬度低、耐性差、抗粘连性差、不抗刮伤、打包时间长的缺点。
3)、由于其耐水、耐化学品、硬度高、抗粘连、抗刮伤、高耐磨等特点，对比现有市场上的单/双组份水性木器漆具有更优异的涂膜效果。
具体实施方式
以下通过具体较佳实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明并不仅限于以下的实施例。
一、实施例1～5的水性UV木器清漆的配方及施工方法
实施例1～5的原材料组分及重量配方(单位：kg)如表1所示。
表1实施例1～5的配方
其中，主要利用配方中的水性UV聚氨酯分散体A硬度高、丰满度好，相容性好、抗粘连性好,水性UV聚氨酯分散体B柔韧性佳、收缩率小的特点，通过复配使两种不同的树脂互相结合改性，作为在该涂料体系中的主要成膜物质。
涂料在生产施工过程中均会产生气泡，气泡的存在会导致涂膜产生缺陷，需要消泡剂来改善，消泡剂可以提供良好的消泡效果，防止涂膜缺陷的发生，本发明所述消泡剂为有机硅的聚合物型消泡剂。在涂料配方中添加适量的流平剂，可以提髙涂料流平性能。
本发明中流平剂采用聚醚硅氧烷共聚物。LED引发剂能吸收紫外线能量，产生游离基，再引发涂层低聚物及单体，实现聚合、交联，使体系交联成膜，为了降低因固化过程中过热导致板材变形，本发明采用引发剂GC-409和引发剂184L复配来达到降低固化能量、交联固化强度之目的。
在涂料储存和施工过程中为了防沉防流挂，本发明添加适量改性脲溶液，用于改善体系的防沉降性和防流挂性。
2、实施例1～5的制备方法
实施例1～5所述高低能量交互固化水性UV清漆的制备方法，其包括如下步骤：
S1、按配方量准备各原料组分，待用；
S2.按重量份投入水性UV聚氨酯分散体A、水性UV聚氨酯分散体B到分散釜中，在转速600r/min搅拌状态下依次加入多功能助剂、分散剂、防沉剂、润湿剂、消泡剂、成膜助剂，添加完毕后以转速1000r/min分散10-15min；
S3.在搅拌状态下加入消光剂，添加完毕后1200r/min分散15-200min至细度≤25um，即细度合格；
S4.在800r/min搅拌状态下依次加入脱泡剂、流平剂、LED引发剂、引发剂、防冻剂、防腐杀菌剂、增稠流变剂充分搅拌10-15分钟至粘度稳定(每隔10分钟检测粘度变化，前后2次粘度基本一致为稳定)；
S5.过滤(过滤的粒径要求为200目)出料、包装。
3、实施例1～5的施工工艺
实施例1～5所述高低能量交互固化水性UV清漆的施工工艺，其包括如下步骤：
1)、将做好UV底漆的板材仔细砂光平整，不留亮点，然后除尘，除油；
2)、将实施例1～5所制备得到的高低能量交互固化水性UV清漆加入重量份的10％清水稀释(水性UV清漆：水质量比＝100:10)，开稀至粘度为40-45秒，然后在常压下用手工或自动喷涂机从不同角度对板材表面进行喷涂，涂布量控制每平方涂布量80～100克，然后用45℃烘干90～120分钟；
3)、将烘干后喷涂有所述高低能量交互固化水性UV清漆的板材，用三维UV固化机进行三维全方位辐射固化10～20秒，所述高低能量交互固化水性UV清漆在板材表面固化形成透明涂膜。
其中，所述UV底漆为常规辊涂或喷涂UV透明底漆。所述粘度40～45秒是在25℃用涂-2杯测量的粘度数据。所述UV光固化机辐射强度为UVA300～350mJ/cm2,UVV900-1100mJ/cm2。
二、实施例1～5的高低能量交互固化水性UV清漆的性能测试
实施例1～5的配方通过上述制备方法制得所述高低能量交互固化水性UV清漆再通过上述施工工艺得到的透明涂膜，其性能检测(理化性能测试按照GB/T 23999-2009标准方法测试)如见表2结果所示。
表2涂膜物性测试结果
从表1-2可以看出，实施例1～5所述高低能量交互固化水性UV清漆施工后的涂膜有着良好的板面效果，还有高硬度，光泽均匀，附着力好，抗刮伤，抗粘连，耐污染等特点。
对比实验1
将本发明实施例3的高低能量交互固化水性UV木器清面漆与现有市场上的水性单组份以及水性双组份清漆产品进行对比，产品基本信息对比表3所示：
表3产品基本信息对比结果
从表3的数据可以看出，该发明产品(实施例3)对比对照例1(国内某知名单组份)和对照例2(双组份清漆产品)，其固含量高(37.2％)，更有利于木质家具在同样的施工工艺过程中获得较厚的涂膜，满足消费者对丰满度的要求。
将上述三种清漆调配稀释进行喷板测试，固化养护7天后根据国家标准方法GB/T23999-2009的测试结果如表4所示：
表4喷板测试结果
从表4的数据可以看出，该发明产品(实施例3)对比对照例1(国内某知名品牌单组份)和对照例2(双组份产品)测试可知：本发明实施例3产品的干燥速度特别快，在50℃经过脱水75-90分钟后过UV灯固化，下线后即可包装(单/双组分水性聚氨酯清漆无法做到)。硬度高(实施例3为≥2H，对照例1为1H，对照例2为HB)，耐磨性高(实施例3为0.075，对照例1为0.079，对照例2为F)，附着力好，抗擦伤性优，其他如耐水性、耐醇性等耐化性方面特别好，整体性能优于国内的某知名品牌产品，超过国家标准方法中A类产品的标准要求。
对比实验2
对照例3是以实施例3的配方为基础(不添加冷光源引发剂，)制成产品。表5为对照例3和本实施例3的产品采用不同光源引发固化的对比测试结果。
表5不同光源固化后产品性能测试结果
从表5可以看出，对照例3在相同固化能量(UVA:300-350mj/cm2，UVV:900-1100mj/cm2)情况下，不添加冷光源引发剂会导致固化不良，无法展现出设计的性能，若达到配方设计的性能，则需要更高的能量(UVA:450-500mj/cm2)，而采用本实施例3只需要较低能量(UVA:300-350mj/cm2，UVV:900-1100mj/cm2)就可以实现很好的固化，可以有效地降低能耗，节能减排。
本发明选择以两种不同官能度的水性UV聚氨酯丙烯酸乳液A复配水性UV聚氨酯树脂B为成膜物质，利用配方中水性UV聚氨酯丙烯酸乳液A刚性强、丰满度好，水性UV聚氨酯树脂B相容性好、韧性好耐磨、官能度高、抗粘连、收缩小的特点，通过复配使两种不同的树脂互相改性而制成的一种水性涂料。
利用不同传统Hg灯光源能量高固化效果好,LED光源能耗低(UVA 300～350mJ/cm2，而普通则需要450～500mJ/cm2)、发热量小的优点进行复配使用，有效解决了传统单/双组份水性木器涂料硬度低、耐性差、干燥速度慢、不抗刮伤、不耐磨、打包时间长以及传统单一Hg光源固化发热大、易导致板材变形开裂的问题，具有非常优异的涂膜效果和广阔的应用范围。
本发明生产工艺简单、经济合理，不需要增添和改变原有生产设备，适宜工业化大生产。本发明产品具有硬度高、耐磨性高、快干快速包装、抗刮伤、耐水性好、耐醇性优异以及抗粘连和适合自动化涂装等特点，可满足客户的高度要求。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种高低能量交互固化水性UV木器清漆，其特征在于，以重量份计，其配方包含如下原料组分：
2.根据权利要求1所述高低能量交互固化水性UV木器清漆，其特征在于，以重量份计，其配方还包含如下原料组分：
3.根据权利要求1或2所述高低能量交互固化水性UV木器清漆，其特征在于，所述水性UV聚氨酯分散体A为易消光的水性UV聚氨酯分散体；其最低成膜温度为6℃，固含量为35±1％；优选地，所述水性UV聚氨酯分散体A选自湛新化学7699的聚氨酯分散体。
4.根据权利要求1或2所述高低能量交互固化水性UV木器清漆，其特征在于，所述水性UV聚氨酯分散体B的最低成膜温度为0℃，固含量为37±1％；优选地，所述水性UV聚氨酯分散体B选自欧宝迪LUX-484的聚氨酯分散体。
5.根据权利要求1或2所述高低能量交互固化水性UV木器清漆，其特征在于，所述LED引发剂为水性LED引发剂；优选地，所述LED引发剂为酮类夺氢型的液态光引发剂；优选地，所述LED引发剂可选自广传电子GC-409或TPOL；优选地，所述引发剂为液态光引发剂；所述引发剂选自广传电子184L。
6.根据权利要求1或2所述高低能量交互固化水性UV木器清漆，其特征在于，所述润湿剂为聚醚硅氧烷共聚物；优选地，所述润湿剂选自迪高化学Tego-4100或毕克化学BYK-349；优选地，所述成膜助剂为二丙二醇甲醚和二丙二醇丁醚；优选地，所述多功能助剂为AMP-95多功能助剂；优选地，所述增稠流变剂为聚氨酯缔合型增稠流变助剂；优选地，所述增稠流变剂选自明凌PUR40和PUR60复配或陶氏化学R-8W和R-2020复配；优选地，所述增稠流变剂的复配重量比为(1:1.5)：1。
7.根据权利要求1或2所述高低能量交互固化水性UV木器清漆，其特征在于，所述分散剂选自迪高化学Tego-752W或Tego-750w；优选地，所述防沉剂选自毕克化学BYK-420或BYK-E420；优选地，所述消泡剂选自科宁公司A36或迪高化学TEGO-810；优选地，所述消光剂为无机二氧化硅；优选地，所述脱泡剂选自科宁公司1293；优选地，所述流平剂为聚醚硅氧烷共聚物；优选地，所述流平剂选自迪高化学Tego-410或毕克化学BYK-333；优选地，所述防冻剂为丙二醇；优选地，所述防腐杀菌剂选自陶氏公司342防腐杀菌剂；优选地，所述手感剂为改性石蜡乳液；优选地，所述手感剂选自毕克化学BYK-539或麦可门95535。
8.一种制备如权利要求1～6中任意一项所述高低能量交互固化水性UV木器清漆的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、按配方量准备各原料组分，待用；
S2、将水性UV聚氨酯分散体A、水性UV聚氨酯分散体B加入分散釜中，搅拌状态下加入多功能助剂、分散剂、防沉剂、润湿剂、消泡剂、成膜助剂，混匀；
S3、搅拌状态下加入消光剂，分散均匀；
S4、搅拌状态下加入脱泡剂、流平剂、LED引发剂、引发剂、防冻剂、防腐杀菌剂、增稠流变剂、手感剂、余量水充分搅拌10-15分钟至粘度稳定、过滤出料。
9.根据权利要求8所述方法，其特征在于，步骤S2搅拌转速为500-600r/min，分散转速为900-1000r/min，分散时间为10-15min；优选地，步骤S3分散转速为1100-1200r/min，分散至细度≤25μm；优选地，步骤S4中搅拌转速为700-800r/min，搅拌时间为10-15分钟。
10.一种高低能量交互固化水性UV木器清漆的施工工艺，其特征在于，包括如下步骤：
1)、将板材砂光平整、除尘、除油；
2)、将权利要求9所制得的高低能量交互固化水性UV木器清漆用水稀释，开稀至粘度为40～45秒，然后喷涂板材的表面，涂布量80～100g/㎡、烘干、辐射固化；优选，所述步骤2)中烘干温度为45±5℃，烘干时间为90～120min；优选地，步骤2)中辐射强度为UVA 300～350mJ/cm2，UVV900-1100mJ/cm2，辐射固化时间为10～20s。
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