CN112409928A - 选择性附着水性紫外光固化涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种选择性附着水性紫外光固化涂料及其制备方法，操作步骤如下：步骤1、取一反应缸，加入水性UV树脂A、水性UV树脂B和水性UV树脂C，在搅拌的条件下，依次加入水性分散助剂、光引发剂和一部分的去离子水，搅拌至混合均匀；步骤2、另取一反应缸，依次加入剩余部分的去离子水、水性润湿助剂、消泡剂和填料，搅拌至混合均匀后，得到半成品；步骤3、在步骤1中反应缸加入半成品，并搅拌至混合均匀；步骤4、加入PH调节剂和增稠剂，调整PH范围至8.5‑9.0后得到成品涂料，借此，本发明具有能够在保证涂料性能稳定的同时，具有附着力选择性的优点。

Description

选择性附着水性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涂料技术领域，特别涉及一种选择性附着水性紫外光固化涂料及其制备方法。
背景技术
一直以来，水性紫外光(UV)固化涂料因其性能不及溶剂型涂料一直被诟病。然而，近几年水性紫外光(UV)固化涂料随其性能的不断改善和提升逐渐获得一些领域认可，如：家电，3C产品，汽车等。水性紫外光(UV)固化涂料是一种环保、安全、健康、高性能、低能耗涂料，其优势在不断显现。目前市场上的大部分3C类产品多为玻璃、金属和塑料等结合而成，有些产品要求涂层在不同的素材上附着力一致，而有些产品要求涂层在不同的素材上附着力不同。同一涂层在不同素材上附着力有差异这一要求对于溶剂型UV涂料也是一个难题，对于水性同样如此。这就需要开发一款选择性附着水性UV涂料产品，该涂层除具有附着力选择性外，还应在附着力存在的素材上保有UV涂料的耐磨，高硬度，耐化学品和耐高温高湿等固有性能特点，这对开发来说无疑是一个巨大的挑战，但对于高端产品追求高性能却是一个合理要求，这也已成为行业领军公司的水性UV涂料开发的一个方向。目前，无论是国内还是国外，选择性附着水性UV涂料尚处于研发和小批量试产阶段，能够供应选择性附着水性UV涂料的厂商屈指可数，目前无一家厂商在3C领域有大批量产品推出。随着全球一体化进程加快，大数据和云计算的不断发展，人们的生活水平不断提升，对科技的依赖程度逐渐提高，对品质生活的要求越来越高，人们越来越希望自己获得的产品和体验是一流的、是环保的、是健康可持续的。选择性附着水性UV涂料就是为高端产品提供高性能解决方案的，符合社会发展需求，符合人们日益增长的对美好生活的追求。随着各国环保立法的完善，环保且高性能的涂料产品的开发和发展将会得到社会的普遍认可，应用前景光明。
发明内容
本发明提出一种选择性附着水性紫外光固化涂料，具有能够在保证涂料性能稳定的同时，具有附着力选择性的优点。
本发明提出一种选择性附着水性紫外光固化涂料，该涂料由水性UV树脂A、水性UV树脂B、水性UV树脂C、水性分散助剂、水性光引发剂、去离子水、消泡剂、水性润湿助剂、成膜助剂、填料、PH调节剂和水性增稠剂组成。
作为一种优选的实施方式，水性UV树脂A为欧宝迪公司的Lux 260；水性 UV树脂B为长兴公司的DR-W470；水性UV树脂C为长兴公司的DR-W485S。
作为一种优选的实施方式，水性分散助剂为BYK-190；水性光引发剂为2- 羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮或1-羟基环己基苯基甲酮；水性润湿助剂为 BYK-348。
作为一种优选的实施方式，消泡剂为BYK-012；成膜助剂为乙二醇丁醚。
作为一种优选的实施方式，PH调节剂为N,N-二甲基乙醇胺；增稠剂为罗门哈斯公司的ASE-60。
作为一种优选的实施方式，填料为滑石粉。
作为一种优选的实施方式，去离子水的电导率＜5μS/cm。
一种选择性附着水性紫外光固化涂料的制备方法，操作步骤如下：
步骤1、取一反应缸，加入水性UV树脂A、水性UV树脂B和水性UV树脂C，开启搅拌，在搅拌转速300-500rpm/min的条件下，依次加入水性分散助剂、光引发剂和一部分的去离子水，该部分去离子水占去离子水总质量的40％，之后中低速搅拌，搅拌速度约300rpm/min，搅拌10-15min至混合均匀，该混合均匀的标准为检测细度小于15μm；
步骤2、另取一反应缸，依次加入剩余部分的去离子水，剩余部分的去离子水占去离子水总质量的60％、水性润湿助剂和消泡剂，开启搅拌，在搅拌转速 300-500rpm/min的条件下搅拌均匀，并在继续搅拌的过程中缓慢加入填料，之后提高搅拌转速至1000-1500rpm/min，并持续搅拌30-60min至混合均匀，该混合均匀的标准为检测细度小于15μm，得到半成品；
步骤3、在步骤1中反应缸搅拌转速500-600rpm/min的条件下，加入步骤 2所得到的半成品，搅拌10-15min至混合均匀；
步骤4、在继续搅拌的条件下，向步骤3中继续加入PH调节剂和增稠剂，将搅拌转速提高至1000-1500rpm/min搅拌10-15min，调整PH范围至8.5-9.0 后得到成品涂料。
作为一种优选的实施方式，步骤4中PH调节剂和增稠剂的重量比为1:10。
作为一种优选的实施方式，各添加物的质量分数分别为：
Figure RE-GDA0002904538680000031
采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：
1、本发明中的选择性附着水性紫外光固化特种涂料中使用的水性UV树脂A 和水性UV树脂B为主要成膜物，与金属底材没有附着力，但与塑料素材的湿膜附着力和干膜附着力优异，同时兼具耐化学品和耐高温高湿等性能。
2、本发明中的选择性附着水性紫外光固化特种涂料中使用的水性UV树脂 C,与水性光引发剂在紫外光照射下能获得能量并迅速反应，形成高交联的空间网状结构，大大提升涂层的耐磨和高硬度性能。
3、本发明中的选择性附着水性紫外光固化特种涂料中使用的水性润湿助剂，因其独特的有机硅化学结构，能降低涂料在湿膜状态下的表面张力，同时对填料的润湿起到分散稳定作用，能在较低搅拌速度下制得细度较好的涂料产品。
4、本发明中的选择性附着水性紫外光固化特种涂料中使用的消泡助剂，通过成分里面的憎水颗粒作用，能将搅拌中产生的起泡挤破，并在施工中将微泡水珠凝聚成大泡消去，从而达到良好的消泡作用，有利于涂料施工。
5、本发明中的选择性附着水性紫外光固化特种涂料中使用的增稠剂，含有特殊的酸性基团，在PH调节剂的作用下，有较高的屈服值和凝结结构，使得涂料增稠，并形成良好的抗流挂性能以及极好的抗飞溅性能，从而大大提高施工性。
6、本发明中的选择性附着水性紫外光固化特种涂料的制备方法简单易操作，通过紫外光快速固化，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
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种选择性附着水性紫外光固化涂料的制备方法，操作步骤如下：
步骤1、取一反应缸，加入欧宝迪公司的Lux 260 30份、长兴公司的DR-W470 20份和长兴公司的DR-W485S 10份，开启搅拌，在搅拌转速500rpm/min的条件下，依次加入BYK-190 0.3份、1-羟基环己基苯基甲酮1.5份和去离子水10份，之后中低速搅拌15min至混合均匀，该混合均匀的标准为检测细度为10μm；
步骤2、另取一反应缸，依次加入剩余部分的去离子水14.8份、BYK-348 1 份和BYK-012 0.2份，开启搅拌，在搅拌转速300-500rpm/min的条件下搅拌均匀，并在继续搅拌的过程中缓慢加入滑石粉2份，之后提高搅拌转速至 1500rpm/min，并持续搅拌60min至混合均匀，该混合均匀的标准为检测细度为 12μm，得到半成品；
步骤3、在步骤1中反应缸搅拌转速600rpm/min的条件下，加入步骤2所得到的半成品，搅拌15min至混合均匀；
步骤4、在继续搅拌的条件下，向步骤3中继续加入N,N-二甲基乙醇胺0.2 份和罗门哈斯公司的ASE-60 2份，将搅拌转速提高至1500rpm/min搅拌15min，调整PH至8.5后得到成品涂料。
实施例2
一种选择性附着水性紫外光固化涂料的制备方法，操作步骤如下：
步骤1、取一反应缸，加入欧宝迪公司的Lux 260 20份、长兴公司的DR-W470 30份和长兴公司的DR-W485S 10份，开启搅拌，在搅拌转速500rpm/min的条件下，依次加入BYK-190 0.3份、1-羟基环己基苯基甲酮1.5份和去离子水10份，之后中低速搅拌15min至混合均匀，该混合均匀的标准为检测细度为10μm；
步骤2、另取一反应缸，依次加入剩余部分的去离子水14.8份、BYK-348 1 份和BYK-012 0.2份，开启搅拌，在搅拌转速300/min的条件下搅拌均匀，并在继续搅拌的过程中缓慢加入滑石粉2份，之后提高搅拌转速至1500rpm/min，并持续搅拌60min至混合均匀，该混合均匀的标准为检测细度为12μm，得到半成品；
步骤3、在步骤1中反应缸搅拌转速600rpm/min的条件下，加入步骤2所得到的半成品，搅拌15min至混合均匀；
步骤4、在继续搅拌的条件下，向步骤3中继续加入N,N-二甲基乙醇胺0.2 份和罗门哈斯公司的ASE-60 2份，将搅拌转速提高至1500rpm/min搅拌15min，调整PH至8.5后得到成品涂料。
实施例3
一种选择性附着水性紫外光固化涂料的制备方法，操作步骤如下：
步骤1、取一反应缸，加入欧宝迪公司的Lux 260 25份、长兴公司的DR-W470 25份和长兴公司的DR-W485S 10份，开启搅拌，在搅拌转速500rpm/min的条件下，依次加入BYK-190 0.3份、1-羟基环己基苯基甲酮1.5份和去离子水10份，之后中低速搅拌15min至混合均匀，该混合均匀的标准为检测细度为10μm；
步骤2、另取一反应缸，依次加入剩余部分的去离子水14.8份、BYK-348 1 份和BYK-012 0.2份，开启搅拌，在搅拌转速300/min的条件下搅拌均匀，并在继续搅拌的过程中缓慢加入滑石粉2份，之后提高搅拌转速至1500rpm/min，并持续搅拌60min至混合均匀，该混合均匀的标准为检测细度为12μm，得到半成品；
步骤3、在步骤1中反应缸搅拌转速600rpm/min的条件下，加入步骤2所得到的半成品，搅拌15min至混合均匀；
步骤4、在继续搅拌的条件下，向步骤3中继续加入N,N-二甲基乙醇胺0.2 份和罗门哈斯公司的ASE-60 2份，将搅拌转速提高至1500rpm/min搅拌15min，调整PH至8.5后得到成品涂料。
实施例4
一种选择性附着水性紫外光固化涂料的制备方法，操作步骤如下：
步骤1、取一反应缸，加入欧宝迪公司的Lux 260 20份、长兴公司的DR-W470 10份和长兴公司的DR-W485S 30份，开启搅拌，在搅拌转速500rpm/min的条件下，依次加入BYK-190 0.3份、1-羟基环己基苯基甲酮1.5份和去离子水10份，之后中低速搅拌15min至混合均匀，该混合均匀的标准为检测细度为10μm；
步骤2、另取一反应缸，依次加入剩余部分的去离子水14.8份、BYK-348 1 份和BYK-012 0.2份，开启搅拌，在搅拌转速300/min的条件下搅拌均匀，并在继续搅拌的过程中缓慢加入滑石粉2份，之后提高搅拌转速至1500rpm/min，并持续搅拌60min至混合均匀，该混合均匀的标准为检测细度为12μm，得到半成品；
步骤3、在步骤1中反应缸搅拌转速600rpm/min的条件下，加入步骤2所得到的半成品，搅拌15min至混合均匀；
步骤4、在继续搅拌的条件下，向步骤3中继续加入N,N-二甲基乙醇胺0.2 份和门哈斯公司的ASE-60 2份，将搅拌转速提高至1500rpm/min搅拌15min，调整PH至8.5后得到成品涂料。
实施例5
一种选择性附着水性紫外光固化涂料的制备方法，操作步骤如下：
步骤1、取一反应缸，加入欧宝迪公司的Lux 260 10份、长兴公司的DR-W470 20份和长兴公司的DR-W485S 30份，开启搅拌，在搅拌转速500rpm/min的条件下，依次加入BYK-190 0.3份、1-羟基环己基苯基甲酮1.5份和去离子水10 份，之后中低速搅拌15min至混合均匀，该混合均匀的标准为检测细度为10μm；
步骤2、另取一反应缸，依次加入剩余部分的去离子水14.8份、BYK-348 1 份和BYK-012 0.2份，开启搅拌，在搅拌转速300/min的条件下搅拌均匀，并在继续搅拌的过程中缓慢加入滑石粉2份，之后提高搅拌转速至1500rpm/min，并持续搅拌60min至混合均匀，该混合均匀的标准为检测细度为12μm，得到半成品；
步骤3、在步骤1中反应缸搅拌转速600rpm/min的条件下，加入步骤2所得到的半成品，搅拌15min至混合均匀；
步骤4、在继续搅拌的条件下，向步骤3中继续加入N,N-二甲基乙醇胺0.2 份和罗门哈斯公司的ASE-60 2份，将搅拌转速提高至1500rpm/min搅拌15min，调整PH至8.5后得到成品涂料。
对比例1
步骤1、取一反应缸，加入长兴公司的DR-W485S 60份，开启搅拌，在搅拌转速500rpm/min的条件下，依次加入BYK-190 0.3份、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮1.5份和去离子水10份，之后中低速搅拌15min至混合均匀，该混合均匀的标准为检测细度为10μm；
步骤2、另取一反应缸，依次加入剩余部分的去离子水14.8份、BYK-348 1 份和BYK-012 0.2份，开启搅拌，在搅拌转速300/min的条件下搅拌均匀，并在继续搅拌的过程中缓慢加入滑石粉2份，之后提高搅拌转速至1500rpm/min，并持续搅拌60min至混合均匀，该混合均匀的标准为检测细度为12μm，得到半成品；
步骤3、在步骤1中反应缸搅拌转速600rpm/min的条件下，加入步骤2所得到的半成品，搅拌15min至混合均匀；
步骤4、在继续搅拌的条件下，向步骤3中继续加入N,N-二甲基乙醇胺0.2 份和罗门哈斯公司的ASE-60 2份，将搅拌转速提高至1500rpm/min搅拌15min，调整PH至8.5后得到成品涂料
测试例
将实施例1-5和对比例1中所得选择性附着水性紫外光固化特种涂料分别涂装在铝合金素材和PC素材上，涂装工艺为：
步骤1、将选择性附着水性紫外光固化特种涂料低速300rpm搅拌5分钟后， 200目过滤，得到涂料A。
步骤2、将步骤1中得到的涂料A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，湿膜膜厚控制在40-50 μm。
步骤3、将步骤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1-2分钟，然后将该产品放入烘箱中，温度设置为70摄氏度，放置时间为10分钟，然后使用紫外光固化，能量为 1000-1200mJ/cm2，得到干膜厚度为10-20um的最终样品。
对本发明中各实施例和对比例的选择性附着紫外光固化特种涂料涂装后的最终样品进行检测，检测方法均为标准方法(表1第一列注有标准号)，测试结果如表1所示。
表1：实施例1-5和对比例1中所得选择性附着紫外光固化特种涂料涂装后的最终样品测试结果：
Figure RE-GDA0002904538680000091
从上表结果可以看出，实施例1、2、3的最能体现产品特点，即在金属上没有附着力，在塑胶素材上附着力良好，同时耐化学品、耐高温高湿、耐磨、硬度都有良好表现，达到要求
对比例1的性能未能在金属和塑胶底材上表现不同的附着性能，主要是由于水性UV树脂C没有选择性附着的性能。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (10)

1.一种选择性附着水性紫外光固化涂料，其特征在于，该涂料由水性UV树脂A、水性UV树脂B、水性UV树脂C、水性分散助剂、水性光引发剂、去离子水、消泡剂、水性润湿助剂、成膜助剂、填料、PH调节剂和水性增稠剂组成。
2.根据权利要求1所述的选择性附着水性紫外光固化涂料，其特征在于，所述水性UV树脂A为欧宝迪公司的Lux 260；
所述水性UV树脂B为长兴公司的DR-W470；
所述水性UV树脂C为长兴公司的DR-W485S。
3.根据权利要求1所述的选择性附着水性紫外光固化涂料，其特征在于，所述水性分散助剂为BYK-190；
所述水性光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮或1-羟基环己基苯基甲酮；
所述水性润湿助剂为BYK-348。
4.根据权利要求1所述的选择性附着水性紫外光固化涂料，其特征在于，所述消泡剂为BYK-012；
所述成膜助剂为乙二醇丁醚。
5.根据权利要求1所述的选择性附着水性紫外光固化涂料，其特征在于，所述PH调节剂为N,N-二甲基乙醇胺；
所述增稠剂为罗门哈斯公司的ASE-60。
6.根据权利要求1所述的选择性附着水性紫外光固化涂料，其特征在于，所述填料为滑石粉。
7.根据权利要求1所述的选择性附着水性紫外光固化涂料，其特征在于，所述去离子水的电导率＜5μS/cm。
8.一种选择性附着水性紫外光固化涂料的制备方法，其特征在于，操作步骤如下：
步骤1、取一反应缸，加入水性UV树脂A、水性UV树脂B和水性UV树脂C，开启搅拌，在搅拌转速300-500rpm/min的条件下，依次加入水性分散助剂、光引发剂和一部分的去离子水，该部分去离子水占去离子水总质量的40％，之后中低速搅拌，搅拌速度约300rpm/min，搅拌10-15min至混合均匀，该混合均匀的标准为检测细度小于15μm；
步骤2、另取一反应缸，依次加入剩余部分的去离子水，剩余部分的去离子水占去离子水总质量的60％、水性润湿助剂和消泡剂，开启搅拌，在搅拌转速300-500rpm/min的条件下搅拌均匀，并在继续搅拌的过程中缓慢加入填料，之后提高搅拌转速至1000-1500rpm/min，并持续搅拌30-60min至混合均匀，该混合均匀的标准为检测细度小于15μm，得到半成品；
步骤3、在步骤1中反应缸搅拌转速500-600rpm/min的条件下，加入步骤2所得到的半成品，搅拌10-15min至混合均匀；
步骤4、在继续搅拌的条件下，向步骤3中继续加入PH调节剂和增稠剂，将搅拌转速提高至1000-1500rpm/min搅拌10-15min，调整PH范围至8.5-9.0后得到成品涂料。
9.根据权利要求8所述的选择性附着水性紫外光固化涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤4中PH调节剂和增稠剂的重量比为1:10。
10.根据权利要求8所述的选择性附着水性紫外光固化涂料的制备方法，其特征在于，所述各添加物的质量分数分别为：
Figure FDA0002752116520000021
Figure FDA0002752116520000031
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