CN111363400A - 水性一涂免烘烤银色紫外光固化涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了水性一涂免烘烤银色紫外光固化涂料及其制备方法，属于紫外光固化技术领域。所述涂料的原料包括水性UV树脂，水性润湿剂，光引发剂，pH调节剂，增稠剂，触变剂，水性银粉，水性分散剂，水性成膜助剂，去离子水。具体制备方法：将去离子水和水性分散剂混合均匀，加入水性银粉，搅拌得到水性银浆；将去离子水和触变剂混合后，搅拌得预制触变剂浆；将水性UV树脂，水性润湿剂，光引发剂，去离子水，水性分散剂和水性成膜助剂搅拌均匀，调节pH得水性光油；水性光油边搅边加预制触变剂浆，后边搅边加水性银浆，随后边搅拌边加增稠剂，搅拌至均匀得所述涂料。本发明涂层性能优异，固化过程降低能耗，节约能源资源，提高生产效率。

Description

水性一涂免烘烤银色紫外光固化涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于紫外光固化技术领域，尤其是涉及水性一涂免烘烤银色紫外光固化涂料及其制备方法。

背景技术

紫外光(UV)固化涂料因施工便捷，固化更完全，性能突出，在众多领域获得大规模应用。众所周知，对于溶剂型体系，即便是UV涂料，在施工时也需要大量溶剂和活性单体来配合施工，否则无法获得满意表面效果和性能，大量使用的溶剂和活性单体必然会影响环境和生物健康。对于水性体系，因体系中的主要挥发物为水，显而易见比溶剂型体系涂料更环保，更符合人类对健康的追求。水性涂料因其中水的挥发潜热较高，故需要更高温度、更长时间的烘烤才能获得满意的涂膜外观和性能，公开的CN106752785B专利中提到水性UV银粉涂料需要在70℃下烘烤15分钟之久才可进行UV固化，这个温度明显高于传统UV涂料50℃左右的烘烤温度，并且配方中还使用了5-10％的活性单体类物质。有些水性UV涂料厂家为了获得好的涂膜外观性能，在水性涂料体系中加入异氰酸酯类固化剂，这类固化剂的初始反应速度快，帮助固定银粉定向排列，但固化剂有残余小分子，需要很长时间(至少需要24小时)的烘烤才能消除这些小分子，若烘烤不充分，其中的游离态固化剂分子对人体健康危害很大。所以如何保证涂膜外观及性能，且降低水性UV体系烘烤温度或缩短烘烤时间，实现节能高效且环保这一期望一直是涂料行业追求的目标。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明申请人提供了水性一涂免烘烤银色紫外光固化涂料及其制备方法。本发明涂层性能优异，固化过程降低能耗，节约能源资源，提高生产效率。

本发明的技术方案如下：

水性一涂免烘烤银色紫外光固化涂料，所述涂料的原料组分及各组分质量份数为：

所述水性UV树脂包括长兴化学DRW485S、DR-W470S、三井RA7011或湛新IRR923中至少一种。

所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮，2，4，6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦，1-羟基-环己基-苯基甲酮，二(2，4，6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦中至少两种。

所述pH调节剂为N,N-二甲基乙醇胺；所述增稠剂为碱溶胀增稠剂；所述水性润湿剂为BYK-346。

所述触变剂为膨润土触变剂。

所述水性银粉为银元型银粉。

所述水性分散剂为BYK-190；所述水性成膜助剂为乙醇或异丙醇中的至少一种。

所述去离子水为电导率＜5μS/cm。

一种水性一涂免烘烤银色紫外光固化涂料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

步骤1：将去离子水和水性分散剂混合搅拌均匀，然后加入水性银粉，300-500rpm搅拌30-60分钟，得到水性银浆；

步骤2：将去离子水和触变剂混合后1000～1500rpm搅拌4h，得到预制触变剂浆；

步骤3：将水性UV树脂，水性润湿剂，光引发剂，去离子水，水性分散剂和水性成膜助剂搅拌混合均匀，边搅边加入pH调节剂，pH调节至7～9，得到水性光油；

步骤4：向步骤3中得到的水性光油边搅边加入步骤2中所得预制触变剂浆，之后600～900rpm搅拌30分钟，后边搅边加入步骤1中所得水性银浆，再低速300～500rpm搅拌10分钟，随后边搅拌边加入增稠剂，搅拌10分钟至均匀即得所述涂料。

步骤1中所述去离子水、水性分散剂与水性银粉重量比为30～45：1：30。

本发明有益的技术效果在于：

1、本发明中的水性一涂免烘烤银色紫外光固化涂料中使用的水性UV树脂为主要成膜物，与塑料素材的湿膜附着力和干膜附着力优异，耐磨性和耐候性好，同时具有较好的排水性。

2、本发明中的水性一涂免烘烤银色紫外光固化涂料中使用的触变剂为无机触变剂，无机触变剂产生触变的原理是在水相中机械分散定向，形成卡屋结构，卡屋结构的产生为水分的快速挥发提供了快速通道，这是涂层免烘烤也可以快速干燥的重要条件。同时卡屋结构的存在可以帮助银粉定向，获得更加理想的高金属感涂层外观。

3、本发明中的水性一涂免烘烤银色紫外光固化涂料中使用的成膜助剂具有低沸点高挥发速率，与水互溶，有氢键作用。在卡屋快速通道中，成膜助剂快速挥发，在这一过程中大量的携带水分一同挥发，使涂层中的水分快速流失，实现低温干燥。

4、本发明中的水性一涂免烘烤银色紫外光固化涂料中使用的水性银粉为银元型银粉，银元型银粉物理结构为弧面形，在涂层中银粉无论是凸面向上还是凹面向上均能对光产生很好的反射效果，获得优异的金属质感，这不仅保证了涂膜具有优异的外观效果，还降低了水分挥发的阻力。

5、卡屋结构表面积大，同时为成膜助剂和水的快速挥发提供通道；成膜助剂沸点低挥发速率快，与水互溶并有氢键作用，成膜助剂挥发过程中会携带大量水分；银元型银粉的弧面阻力小有利于液体挥发；紫外光固化过程为高效快速放热过程，对成膜助剂和水分挥发有促进作用，这一系列条件的相互协作，促使了湿膜在低温条件下快速干燥并固化，确保了涂膜性能。

6、本发明中的水性一涂免烘烤银色紫外光固化涂料的制备方法简单易操作，免烘烤涂装工艺，紫外光固化，获得的涂层外观效果佳，性能优异，完全满足工业化大生产要求。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对水性一涂免烘烤银色紫外光固化涂料及其制备方法作进一步的详细说明。

实施例1

本实施例提供的水性一涂免烘烤银色紫外光固化涂料，其组份包括：水性UV树脂40份，水性润湿剂0.5份，光引发剂1份，pH调节剂0.5份，增稠剂0.5份，触变剂0.2份，水性银粉4份，水性分散剂0.1份，水性成膜助剂5份，去离子水30份。以上各组分均按照质量计算。其中，水性UV树脂为长兴化学DR-485S；水性成膜助剂为乙醇；光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮，2，4，6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦。

上述水性一涂免烘烤银色紫外光固化涂料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将去离子水和水性分散剂混合搅拌均匀，然后加入水性银粉，300rpm搅拌30分钟，得到水性银浆；

步骤2：将去离子水和触变剂混合后1000rpm搅拌4小时，得到预制触变剂浆；

步骤3：将水性UV树脂，水性润湿剂，光引发剂，去离子水，水性分散剂和水性成膜助剂等搅拌混合均匀，边搅边加入pH调节剂，pH调节至7，得到水性光油；

步骤4：将步骤3中得到的水性光油加入容器中，边搅边加入步骤2中的预制触变剂浆，后600rpm搅拌30分钟，后边搅边加入步骤1的水性银浆，后300rpm搅拌10分钟，随后边搅拌边加入增稠剂，搅拌10分钟至均匀即得所述涂料。

实施例2

本实施例提供的水性一涂免烘烤银色紫外光固化涂料，其组份包括：水性UV树脂60份，水性润湿剂2份，光引发剂8份，pH调节剂2份，增稠剂5份，触变剂5份，水性银粉10份，水性分散剂2份，水性成膜助剂10份，去离子水50份。以上各组分均按照质量计算。其中，水性UV树脂为长兴化学DR-W470S和三井RA7011；水性成膜助剂为异丙醇；光引发剂为2，4，6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦，1-羟基-环己基-苯基甲酮和二(2，4，6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦。

上述水性一涂免烘烤银色紫外光固化涂料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将去离子水和水性分散剂混合搅拌均匀，然后加入水性银粉，500rpm搅拌60分钟，得到水性银浆；

步骤2：将去离子水和触变剂混合后1500rpm搅拌4小时，得到预制触变剂浆；

步骤3：将水性UV树脂，水性润湿剂，光引发剂，去离子水，水性分散剂和水性成膜助剂等搅拌混合均匀，边搅边加入pH调节剂，pH调节至9，得到水性光油；

步骤4：将步骤3中得到的水性光油加入容器中，边搅边加入步骤2中的预制触变剂浆，后900rpm搅拌30分钟，后边搅边加入步骤1的水性银浆，后500rpm搅拌10分钟，随后边搅拌边加入增稠剂，搅拌10分钟至均匀即得所述涂料。

实施例3

本实施例提供的水性一涂免烘烤银色紫外光固化涂料，其组份包括：水性UV树脂50份，水性润湿剂1.0份，光引发剂5份，pH调节剂1.0份，增稠剂2份，触变剂1.5份，水性银粉7.0份，水性分散剂0.6份，水性成膜助剂8份，去离子水40份。以上各组分均按照质量计算。其中，水性UV树脂为长兴化学DRW485S和湛新IRR923；水性成膜助剂为乙醇和异丙醇；光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮，2，4，6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦，1-羟基-环己基-苯基甲酮。

上述水性一涂免烘烤银色紫外光固化涂料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将去离子水和水性分散剂混合搅拌均匀，然后加入水性银粉，400rpm搅拌45分钟，得到水性银浆；

步骤2：将去离子水和触变剂混合后1300rpm搅拌4小时，得到预制触变剂浆；

步骤3：将水性UV树脂，水性润湿剂，光引发剂，去离子水，水性分散剂和水性成膜助剂等搅拌混合均匀，边搅边加入pH调节剂，pH调节至8，得到水性光油；

步骤4：将步骤3中得到的水性光油加入容器中，边搅边加入步骤2中的预制触变剂浆，后750rpm搅拌30分钟，后边搅边加入步骤1的水性银浆，后400rpm搅拌10分钟，随后边搅拌边加入增稠剂，搅拌10分钟至均匀即得所述涂料。

实施例4

本实施例提供的水性一涂免烘烤银色紫外光固化涂料，其组份包括：水性UV树脂60份，水性润湿剂0.5份，光引发剂8份，pH调节剂0.5份，增稠剂0.5份，触变剂5份，水性银粉4份，水性分散剂0.1份，水性成膜助剂10份，去离子水30份。以上各组分均按照质量计算。其中，水性UV树脂为长兴化学DRW485S、三井RA7011或湛新IRR923；水性成膜助剂为乙醇；光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮，2，4，6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦，1-羟基-环己基-苯基甲酮，二(2，4，6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦。

上述水性一涂免烘烤银色紫外光固化涂料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将去离子水和水性分散剂混合搅拌均匀，然后加入水性银粉，500rpm搅拌30分钟，得到水性银浆；

步骤2：将去离子水和触变剂混合后1200rpm搅拌4小时，得到预制触变剂浆；

步骤3：将水性UV树脂，水性润湿剂，光引发剂，去离子水，水性分散剂和水性成膜助剂等搅拌混合均匀，边搅边加入pH调节剂，pH调节至7，得到水性光油；

步骤4：将步骤3中得到的水性光油加入容器中，边搅边加入步骤2中的预制触变剂浆，后600rpm搅拌30分钟，后边搅边加入步骤1的水性银浆，后300rpm搅拌10分钟，随后边搅拌边加入增稠剂，搅拌10分钟至均匀即得所述涂料。

实施例5

本实施例提供的水性一涂免烘烤银色紫外光固化涂料，其组份包括：水性UV树脂40份，水性润湿剂2份，光引发剂1份，pH调节剂2份，增稠剂5份，触变剂5份，水性银粉10份，水性分散剂2份，水性成膜助剂5份，去离子水50份。以上各组分均按照质量计算。其中，水性UV树脂为长兴化学DRW485S和DR-W470S；水性成膜助剂为乙醇；光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮，2，4，6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦。

上述水性一涂免烘烤银色紫外光固化涂料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将去离子水和水性分散剂混合搅拌均匀，然后加入水性银粉，300rpm搅拌60分钟，得到水性银浆；

步骤2：将去离子水和触变剂混合后1400rpm搅拌4小时，得到预制触变剂浆；

步骤3：将水性UV树脂，水性润湿剂，光引发剂，去离子水，水性分散剂和水性成膜助剂等搅拌混合均匀，边搅边加入pH调节剂，pH调节至9，得到水性光油；

步骤4：将步骤3中得到的水性光油加入容器中，边搅边加入步骤2中的预制触变剂浆，后900rpm搅拌30分钟，后边搅边加入步骤1的水性银浆，后500rpm搅拌10分钟，随后边搅拌边加入增稠剂，搅拌10分钟至均匀即得所述涂料。

对比例1

本实施例提供的水性一涂免烘烤银色紫外光固化涂料，其组份包括：水性UV树脂50份，水性润湿剂1份，光引发剂3份，pH调节剂1.5份，增稠剂3份，水性银粉6份，水性分散剂1份，水性成膜助剂8份，去离子水35份。以上各组分均按照质量计算。其中，水性UV树脂为长兴化学DRW485S和湛新IRR923；水性成膜助剂为乙二醇丁醚；光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮，2，4，6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦，1-羟基-环己基-苯基甲酮。

上述水性一涂免烘烤银色紫外光固化涂料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将去离子水和水性分散剂混合搅拌均匀，然后加入水性银粉，400rpm搅拌45分钟，得到水性银浆；

步骤2：将水性UV树脂，水性润湿剂，光引发剂，去离子水，水性分散剂和水性成膜助剂等搅拌混合均匀，边搅边加入pH调节剂，pH调节至8.5，得到水性光油；

步骤3：将步骤3中得到的水性光油加入容器中，后边搅边加入步骤1的水性银浆，后300rpm搅拌10分钟，随后边搅拌边加入增稠剂，搅拌10分钟至均匀即得所述涂料。

将实施例1～5和对比例1中所得水性一涂免烘烤银色紫外光固化涂料分别涂装在ABS素材上，涂装工艺为：

1、打开水性一涂免烘烤银色紫外光固化涂料原包装，低速300rpm搅拌5分钟，200目过滤。

2、将工艺步骤(1)中得到的涂料在洁净室中喷涂到产品上，洁净室温度控制在25-30℃，湿度控制在40-50％，喷涂气压为0.4MPa。

3、将工艺步骤(2)中喷涂后的产品放在洁净室中，洁净室温度控制在25-30℃，湿度控制在40-50％，放置时间为8～10分钟，然后紫外光固化，能量为1000～1500mJ/cm²，得到干膜厚度为6-10um的最终样品。

对本发明中各实施例和对比例的水性一涂免烘烤银色紫外光固化涂料涂装后的最终样品进行检测，检测方法均为标准方法，测试结果如表1所示。

表1：实施例1～5和对比例1中所得水性UV银粉涂料涂装后的最终样品测试结果

从表1结果可以看出，实施例2、3的综合性能最好，银粉金属质感好，附着力稳定，水煮85℃/30min表面无变化，RCA耐磨200次未见底材，耐候测试后颜色无明显变化。

对比例1的性能明显差于实施例，主要是由于对比例中不含触变剂，使用的成膜助剂沸点高，挥发速率慢，在短时间低温环境中无法完全挥发，银粉定向差，涂膜固化后，部分成膜助剂和部分水分被封闭在涂膜中，造成涂膜外观差，耐水煮，RCA和耐候性能差。

以上实施例仅为本发明的优选方案，本发明并不限于以上实施例，对于本领域的技术人员可以有多种变化，凡在本发明设计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 (10)

1.水性一涂免烘烤银色紫外光固化涂料，其特征在于，所述涂料的原料组分及各组分质量份数为：

2.根据权利要求1所述涂料，其特征在于，所述水性UV树脂包括长兴化学DRW485S、DR-W470S、三井RA7011或湛新IRR923中至少一种。

3.根据权利要求1所述涂料，其特征在于，所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮，2，4，6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦，1-羟基-环己基-苯基甲酮，二(2，4，6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦中至少两种。

4.根据权利要求1所述涂料，其特征在于，所述pH调节剂为N,N-二甲基乙醇胺；所述增稠剂为碱溶胀增稠剂；所述水性润湿剂为BYK-346。

5.根据权利要求1所述涂料，其特征在于，所述触变剂为膨润土触变剂。

6.根据权利要求1所述涂料，其特征在于，所述水性银粉为银元型银粉。

7.根据权利要求1所述涂料，其特征在于，所述水性分散剂为BYK-190；所述水性成膜助剂为乙醇或异丙醇中的至少一种。

8.根据权利要求1所述涂料，其特征在于，所述去离子水为电导率＜5μS/cm。

9.一种如权利要求1-8中任一项所述的水性一涂免烘烤银色紫外光固化涂料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

步骤1：将去离子水和水性分散剂混合搅拌均匀，然后加入水性银粉，300-500rpm搅拌30-60分钟，得到水性银浆；

步骤2：将去离子水和触变剂混合后1000～1500rpm搅拌4h，得到预制触变剂浆；

步骤3：将水性UV树脂，水性润湿剂，光引发剂，去离子水，水性分散剂和水性成膜助剂搅拌混合均匀，边搅边加入pH调节剂，pH调节至7～9，得到水性光油；

步骤4：向步骤3中得到的水性光油边搅边加入步骤2中所得预制触变剂浆，之后600～900rpm搅拌30分钟，后边搅边加入步骤1中所得水性银浆，再低速300～500rpm搅拌10分钟，随后边搅拌边加入增稠剂，搅拌10分钟至均匀即得所述涂料。

10.根据权利要求9所述涂料的制备方法，其特征在于，步骤1中所述去离子水、水性分散剂与水性银粉重量比为30～45：1：30。