一种LED-UV喷涂哑光面漆及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料技术领域,具体涉及一种LED-UV喷涂哑光面漆及其制备方法。
背景技术
UV漆即紫外线光固化油漆,也称光引发涂料,光固化涂料。是通过机器设备自动辊涂、淋涂到家具板面上,在紫外光的照射下促使引发剂分解,产生自由基,引发树酯反应,瞬间固化成膜,是当前最环保的油漆。UV漆由于它所具有的高效,环保,机械性能好在家具行业中得到了广泛的推广。
目前,绝大多数的UV漆目前用的光源为汞灯,汞灯设备体积大,启动时间慢,激发光谱波段宽,而起到固化作用的主要是期中一段波长,其他波段是无用的,被产品吸收而转化为热能,且运行过程中易产生臭氧,耗能大且使用寿命短,约1000h,最值得关注的是含汞,废弃后处理不当,对环境和人体健康都存在着一定的安全隐患。近几年国家及地方政府相继出台有关涂料环保政策,2013年联合国环境规划署通过了《水俣公约》,我国环保部、外交部、发展改革委等十余部门联合发布公告,自2032年8月16日起,全面禁止原生汞矿开采。LED-UV固化技术便应运而生,LED固化灯源较传统汞灯而言,具有不含汞、节能、光源能量恒定、使用寿命长等优点,为家具制造业带来了更加环保高效及低成本的固化方式。
本发明结合LED固化灯源的特点,提供了一种LED-UV喷涂哑光面漆及其制备方法,不仅可以满足家具制造的低功耗低成本,更是实现了人们对净味环保高品质家居生活的要求。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明的第一个方面提供了一种LED-UV喷涂哑光面漆,按重量份计,至少包括以下组分:环氧丙烯酸酯15-35份、聚氨酯丙烯酸酯20-40份、哑光树脂10-30份、单体15-30份、填料5-15份、分散剂1-5份、消泡剂1-3份、流平剂1-3份、抗污助剂1-3份、引发剂1-5份。
作为本发明一种优选的技术方案,所述环氧丙烯酸酯选自双酚A型环氧丙烯酸酯、酚醛环氧丙烯酸酯、环氧化油类丙烯酸酯和改性环氧丙烯酸酯中的至少一种。
作为本发明一种优选的技术方案,所述改性环氧丙烯酸酯在60℃下的动力学粘度为10000-50000mPa·s。
作为本发明一种优选的技术方案,所述改性环氧丙烯酸酯的官能度为1-3。
作为本发明一种优选的技术方案,所述聚氨酯丙烯酸酯在60℃下的动力学粘度为1000-5000mPa·s。
作为本发明一种优选的技术方案,所述聚氨酯丙烯酸酯为芳香族聚醚型聚氨酯二丙烯酸酯和/或脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂。
作为本发明一种优选的技术方案,所述哑光树脂的官能度为2-4。
作为本发明一种优选的技术方案,所述单体为丙烯酸酯类单体。
作为本发明一种优选的技术方案,所述填料包括消光粉。
本发明的第二个方面提供了一种所述LED-UV喷涂哑光面漆的制备方法,包括以下步骤:
将环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、哑光树脂和分散剂混合均匀后,依次加入消泡剂、流平剂、抗污助剂和引发剂,混合均匀;然后再加入填料,继续搅拌至漆液细度低于60μm;最后加入单体调节漆液粘度至100-200cp,即得。
有益效果:本发明通过选择合适的环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、哑光树脂为主体,搭配引发剂,及各种助剂,经过特定的工艺工序制备而成,可以很好的实现LED-UV固化成膜,尤其适合喷涂在橱柜、木门、办公桌椅等各类家具上,具有优异的净味效果,吻合了当今中国不断发展的环保理念。
具体实施方式
参选以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本发明的内容。除非另有限定,本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时,以本说明书中的定义为准。
如本文所用术语“由…制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形,意在覆盖非排它性的包括。例如,包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素,而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
连接词“由…组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中,此短语将使权利要求为封闭式,使其不包含除那些描述的材料以外的材料,但与其相关的常规杂质除外。当短语“由…组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时,其仅限定在该子句中描述的要素;其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时,这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围,而不论该范围是否单独公开了。例如,当公开了范围“1至5”时,所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时,除非另外说明,否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
单数形式包括复数讨论对象,除非上下文中另外清楚地指明。“任选的”或者“任意一种”是指其后描述的事项或事件可以发生或不发生,而且该描述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。
说明书和权利要求书中的近似用语用来修饰数量,表示本发明并不限定于该具体数量,还包括与该数量接近的可接受的而不会导致相关基本功能的改变的修正的部分。相应的,用“大约”、“约”等修饰一个数值,意为本发明不限于该精确数值。在某些例子中,近似用语可能对应于测量数值的仪器的精度。在本申请说明书和权利要求书中,范围限定可以组合和/或互换,如果没有另外说明这些范围包括其间所含有的所有子范围。
此外,本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个,并且单数形式的要素或组分也包括复数形式,除非所述数量明显旨指单数形式。
为了解决上述技术问题,本发明的第一个方面提供了一种LED-UV喷涂哑光面漆,按重量份计,至少包括以下组分:环氧丙烯酸酯15-35份、聚氨酯丙烯酸酯20-40份、哑光树脂10-30份、单体15-30份、填料5-15份、分散剂1-5份、消泡剂1-3份、流平剂1-3份、抗污助剂1-3份、引发剂1-5份。
在一种优选的实施方式中,所述LED-UV喷涂哑光面漆,按重量份计,至少包括以下组分:环氧丙烯酸酯25份、聚氨酯丙烯酸酯30份、哑光树脂25份、单体25份、填料10份、分散剂2份、消泡剂2份、流平剂2份、抗污助剂2份、引发剂1.5份。
环氧丙烯酸酯
环氧丙烯酸酯树脂(epoxy acrylate,EA)又称乙烯基酯树脂,是环氧树脂和丙烯酸或甲基丙烯酸经过酯化反应而制得。环氧丙烯酸酯树脂是目前应用最广泛、用量最大的光固化低聚物,其光固化速度在各类低聚物中是最快的,而且其固化后的涂膜具有硬度高、光泽度好、耐腐蚀性能、耐热性及电化学性优异等特点,并且环氧丙烯酸酯原料来源广,价格低廉,合成工艺简单,因此是光固化涂料中用量最多的光感性树脂之一。
环氧丙烯酸酯是应用最广的光固化预聚体。作为一种主体树脂,环氧丙烯酸酯固化后涂膜具有良好的附着力、耐化学性和强度,但是也存在缺点,如固化膜柔韧性不足,脆性大。因此,为满足不同领域的需求,对环氧丙烯酸酯进行(物理及/或化学)改性已经成为该领域的研究热点之一。
本发明中,所述环氧丙烯酸酯选自双酚A型环氧丙烯酸酯、酚醛环氧丙烯酸酯、环氧化油类丙烯酸酯和改性环氧丙烯酸酯中的至少一种。
在一种优选的实施方式中,所述改性环氧丙烯酸酯为改性环氧丙烯酸酯。
在一种优选的实施方式中,所述改性环氧丙烯酸酯在60℃下的动力学粘度为10000-50000mPa·s。
在一种更优选的实施方式中,所述改性环氧丙烯酸酯在60℃下的动力学粘度为20000-30000mPa·s。
在一种更优选的实施方式中,所述改性环氧丙烯酸酯为双酚A环氧二丙烯酸酯。
在一种更优选的实施方式中,所述双酚A环氧二丙烯酸酯中二缩三丙二醇二丙烯酸酯的重量分数为10-30%。
在一种更优选的实施方式中,所述双酚A环氧二丙烯酸酯的官能度为1-3。
在一种最优选的实施方式中,所述双酚A环氧二丙烯酸酯中二缩三丙二醇二丙烯酸酯的重量分数为20%。
在一种最优选的实施方式中,所述双酚A环氧二丙烯酸酯的官能度为2。
本发明中,所述双酚A环氧二丙烯酸酯的来源,没有特别的限制,可提及台湾长兴化学,型号6100D-85。
聚氨酯丙烯酸酯
聚氨酯丙烯酸酯(PUA)的分子中含有丙烯酸官能团和氨基甲酸酯键,固化后的胶黏剂具有聚氨酯的高耐磨性、粘附力、柔韧性、高剥离强度和优良的耐低温性能以及聚丙烯酸酯卓越的光学性能和耐候性,是一种综合性能优良的辐射固化材料。
本发明中,所述聚氨酯丙烯酸酯在60℃下的动力学粘度为1000-5000mPa·s。
在一种优选的实施方式中,所述聚氨酯丙烯酸酯在60℃下的动力学粘度为2000-4000mPa·s。
在一种优选的实施方式中,所述聚氨酯丙烯酸酯为芳香族聚醚型聚氨酯二丙烯酸酯和/或脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂。
在一种更优选的实施方式中,所述聚氨酯丙烯酸酯为芳香族聚醚型聚氨酯二丙烯酸酯。
在一种优选的实施方式中,所述芳香族聚醚型聚氨酯二丙烯酸酯的官能都为1-5。
在一种更优选的实施方式中,所述芳香族聚醚型聚氨酯二丙烯酸酯的官能度为2。
本发明中,所述芳香族聚醚型聚氨酯二丙烯酸酯的来源,没有特别的限制,可提及台湾长兴化学,型号SM6201。
哑光树脂
本发明中,所述哑光树脂为丙烯酸树脂和/或聚氨酯树脂。
在一种优选的实施方式中,所述哑光树脂的官能度为2-4。
在一种优选的实施方式中,所述哑光树脂为聚氨酯丙烯酸酯树脂。
在一种优选的实施方式中,所述聚氨酯丙烯酸树脂的官能度为2。
在一种优选的实施方式中,所述聚氨酯丙烯酸树脂在25℃下的动力学粘度为100-1000mPa·s。
在一种更优选的实施方式中,所述聚氨酯丙烯酸树脂在25℃下的动力学粘度为200-800mPa·s。
本发明中,所述聚氨酯丙烯酸树脂的来源,没有特别的限制,可提及台湾长兴化学,型号0038M。
本发明中,所述环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯和哑光树脂的重量比为1:(0.5-2):(0.8-1.2)。
在一种优选的实施方式中,所述环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯和哑光树脂的重量比为1:1.2:1。
发明人通过对环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯和哑光树脂的不断筛选和复配,使制得的面漆漆膜具有较好的附着力,并具有一定的柔韧性。发明人认为可能的原因是特殊选择的环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯和哑光树脂间因分子结构间的相似性,具有较好的相容性和分散性,同时通过合理的配比,以聚酯树脂的柔韧性改善丙烯酸树脂的脆性,改善单一组分的不足,使漆液突破氧阻聚问题,消除涂层针孔,提高耐腐蚀性能,实现漆膜表层固化,净味,清透,无黄变,具有优异的理化性能。
填料
本发明中,所述填料,没有特别的限制,可提及消光粉、硅藻土、滑石粉、硅微粉、碳酸钙、二氧化硅等。
在一种优选的实施方式中,所述填料为消光粉。
消光粉是由聚丙烯酰胺,成膜物原料制成的新型皮革补伤消光剂。用于深色、浅色表面伤残,深伤残皮革粒面修补,其遮盖力强,补伤效果好。使用时不必与其它软性皮化材料配方,可直接用于“刷涂”或“点涂”修补,简化了原有的使用方法。制造工艺简单,原料易得,易形成批量生产和推广应用,满足皮革工业的需要。可分为油性消光粉和水性消光粉。广泛应用于乳胶漆,内外墙涂料,醇酸树脂漆和聚酯漆等多种涂料体系中。应用涂料、油漆中,能均衡的控制涂膜表面光泽,增加涂膜的耐磨性和抗划痕性,去湿、除臭、净化空气,隔音、防水和隔热、通透性。
本发明中,所述消光粉的粒径为1-20μm。
在一种优选的实施方式中,所述消光粉的粒径为1-10μm。
在一种更优选的实施方式中,所述消光粉的粒径为5μm。
本发明中,所述消光粉的来源,没有特别的限制,可提及赢创,型号B8105、C906、TSA-250、G800、A360、ED-2、ED-3、C-7中的至少一种,优选TSA-250。
单体
本发明中,所述单体,没有特别的限制,可提及丙烯酸酯类单体。
所述丙烯酸酯类单体选自乙氧丙化三羟甲基丙烷三丙二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯和1,6己二醇二丙烯酸酯、丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和丙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的一种或组合。
在一种优选的实施方式中,所述单体为丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯。
分散剂
分散剂(Dispersant)是一种在分子内同时具有亲油性和亲水性两种相反性质的界面活性剂。可均一分散那些难于溶解于液体的无机,有机颜料的固体及液体颗粒,同时也能防止颗粒的沉降和凝聚,形成安定悬浮液所需的两亲性试剂。
本发明中,所述分散剂,没有特别的限制,可提EFKA4010分散剂、BYK110分散剂和BYK103分散剂中的至少一种。
在一种优选的实施方式中,所述分散剂为EFKA4010分散剂。
消泡剂
消泡剂能降低水、溶液、悬浮液等的表面张力,防止泡沫形成,或使原有泡沫减少或消灭的物质。消泡剂应具备下列性质:消泡力强,用量少;加到起泡体系中不影响体系的基本性质,即不与被消泡体系起反应;表面张力小;与表面的平衡性好;耐热性好;扩散性、渗透性好,正铺展系数较高;化学性稳定,耐氧化性强;气体溶解性、透过性好;在起泡性溶液中的溶解性小;无生理活性,安全性高。消泡剂的应用十分广泛,如食品工业、造纸工业、水处理、采油工业、印染工业、涂料工业、洗涤剂工业、橡胶胶乳工业、气溶胶工业、日化工业、医药工业、奶制品工业等。
本发明中,所述消泡剂,没有特别的限制,可提及毕克公司或埃夫卡公司提供的改性聚硅氧烷、聚甲基烷基硅氧烷和改性聚丙烯酸聚合物中至少一种。
在一种优选的实施方式中,所述消泡剂选自BYK052消泡剂、BYK066N消泡剂、BYK141消泡剂、BYK8800消泡剂、AC270消泡剂、AC300消泡剂和HX2300消泡剂中的至少一种。
在一种更优选的实施方式中,所述消泡剂为BYK8800消泡剂。
流平剂
流平剂是一种常用的涂料助剂,它能促使涂料在干燥成膜过程中形成一个平整、光滑、均匀的涂膜。能有效降低涂饰液表面张力,提高其流平性和均匀性的一类物质。可改善涂饰液的渗透性,能减少刷涂时产生斑点和斑痕的可能性,增加覆盖性,使成膜均匀、自然。主要是表面活性剂,有机溶剂等。流平剂种类很多,不同涂料所用的流平剂种类也不尽相同。
本发明中,所述流平剂为有机硅型流平剂和丙烯酸酯型流平剂中的一种。
在一种优选的实施方式中,所述流平剂为聚丙烯酸酯和氟改性聚丙烯酸酯重的至少一种。
在一种优选的实施方式中,所述流平剂选自BYK358N流平剂、BYK333流平剂、BYK323流平剂、TEGO450流平剂和EFKA3777流平剂中的至少一种。
在一种更优选的实施方式中,所述流平剂为BYK333流平剂。
抗污助剂
本发明中,所述抗污助剂,没有特别的限制。
在一种优选的实施方式中,所述抗污助剂为氟改性聚硅氧烷。
本发明中,所述氟改性聚硅氧烷的来源,没有特别的限制,可提及东莞市叁漆化工原料有限公司,型号3007D。
引发剂
引发剂英文为initiator,又称自由基引发剂,指一类容易受热分解成自由基(即初级自由基)的化合物,可用于引发烯类、双烯类单体的自由基聚合和共聚合反应,也可用于不饱和聚酯的交联固化和高分子交联反应。引发剂一般是带有弱键、易分解成活性种的化合物,其中共价键有均裂和异裂两种形式。本发明中,所述引发剂,没有特别的限制,可提及有机过氧化物、无极过氧化物、偶氮类引发剂、氧化还原引发剂中的至少一种。
在一种优选的实施方式中,所述引发剂为LED专用引发剂。
在一种更优选的实施方式中,所述引发剂为苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦。
本发明中,所述苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦的来源,没有特别的限制,可购买于武汉华翔科洁生物技术有限公司,货号819。
本发明的第二个方面提供了所述LED-UV喷涂哑光面漆的制备方法,包括以下步骤:
将环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、哑光树脂和分散剂混合均匀后,依次加入消泡剂、流平剂、抗污助剂和引发剂,混合均匀;然后再加入填料,继续搅拌至漆液细度低于60μm;最后加入单体调节漆液粘度至100-200cp,即得。
在一种优选的实施方式中,所述LED-UV喷涂哑光面漆的制备方法,包括以下步骤:
将环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、哑光树脂和分散剂混合均匀后,依次加入消泡剂、流平剂、抗污助剂和引发剂,混合均匀;然后再加入填料,继续搅拌至漆液细度低于40μm;最后加入单体调节漆液粘度至100-150cp,即得。
下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是,以下实施例只用于对本发明作进一步说明,不能理解为对本发明保护范围的限制,该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整,仍属于本发明的保护范围。
另外,如果没有其它说明,所用原料都是市售的。
实施例
实施例1
实施例1提供了一种LED-UV喷涂哑光面漆,按重量份计,至少包括以下组分:环氧丙烯酸酯25份、聚氨酯丙烯酸酯30份、哑光树脂25份、单体25份、填料10份、分散剂2份、消泡剂2份、流平剂2份、抗污助剂2份、引发剂1.5份。
所述环氧丙烯酸酯为双酚A环氧二丙烯酸酯,购买于台湾长兴化学,型号6100D-85。
所述聚氨酯丙烯酸酯为芳香族聚醚型聚氨酯二丙烯酸酯,购买于台湾长兴化学,型号SM6201。
所述哑光树脂为聚氨酯丙烯酸树脂购买于台湾长兴化学,型号0038M。
所述环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯和哑光树脂的重量比为1:1.2:1。
所述填料为消光粉,选自赢创,型号TSA-250。
所述单体为丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯。
所述分散剂为EFKA4010分散剂。
所述消泡剂为BYK8800消泡剂。
所述流平剂为BYK333流平剂。
所述抗污助剂为氟改性聚硅氧烷,购买于东莞市叁漆化工原料有限公司,型号3007D。
所述引发剂为苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦。
所述LED-UV喷涂哑光面漆的制备方法,包括以下步骤:将环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、哑光树脂和分散剂混合均匀后,依次加入消泡剂、流平剂、抗污助剂和引发剂,混合均匀;然后再加入填料,继续搅拌至漆液细度低于40μm;最后加入单体调节漆液粘度至125±25cp,即得。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于,所述LED-UV喷涂哑光面漆,按重量份计,至少包括以下组分:环氧丙烯酸酯15份、聚氨酯丙烯酸酯20份、哑光树脂10份、单体15份、填料5份、分散剂1份、消泡剂1份、流平剂1份、抗污助剂1份、引发剂1份。
实施例3
实施例3与实施例1的区别在于,所述LED-UV喷涂哑光面漆,按重量份计,至少包括以下组分:环氧丙烯酸酯35份、聚氨酯丙烯酸酯40份、哑光树脂30份、单体30份、填料15份、分散剂5份、消泡剂3份、流平剂3份、抗污助剂3份、引发剂5份。
实施例4
实施例4与实施例1的区别在于,所述环氧丙烯酸酯为3,4-环氧环己基甲基甲基丙烯酸酯,购买于湖北云镁科技有限公司。
实施例5
实施例5与实施例1的区别在于,所述聚氨酯丙烯酸酯为芳香族聚氨酯六丙烯酸酯,购买于山东摩尔化工有限公司。
实施例6
实施例6于是实力1的区别在于,不包括哑光树脂。
实施例7
实施例7与实施例1的区别在于,不包括环氧丙烯酸酯。
实施例8
实施例8与实施例1的区别在于,不包括聚氨酯丙烯酸酯。
性能测试
1.附着力测试-ASTM D3359(美国国家标准):用2mm划格刀在涂装完成后72小时的涂装表面划25格,用3M胶带测试;等级:5B最好,0B最差;5B为涂膜完好:4B<5%涂膜被损;3B为5-15%涂膜被损;2B为5-35%涂膜被损;1B为35%-55%涂膜被损;0B>55%涂膜被损。
2.耐擦伤测试:使用BYK附着力和耐擦伤测试仪,通过砝码的公斤数测试结果。
3.冷热循环测试-ASTM D1211:冷热循环(热温1hr小时50℃无间隔/低温1hr小时-20℃,室温X4次。
检测结果如下表:
前述的实例仅是说明性的,用于解释本发明所述方法的一些特征。所附的权利要求旨在要求可以设想的尽可能广的范围,且本文所呈现的实施例仅是根据所有可能的实施例的组合的选择的实施方式的说明。因此,申请人的用意是所附的权利要求不被说明本发明的特征的示例的选择限制。在权利要求中所用的一些数值范围也包括了在其之内的子范围,这些范围中的变化也应在可能的情况下解释为被所附的权利要求覆盖。