CN112480808A - 一种uv-eb双重固化涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种UV‑EB双重固化涂料及其制备方法和应用，按质量份计，所述涂料包括以下组分：具有自引发性能的有机硅改性聚氨酯丙烯酸酯树脂35‑45份、环氧树脂40‑45份、稀释剂12‑20份、流平剂0.1‑1份。本发明制备的高效环保高耐磨的UV‑EB双重固化涂料，不含挥发性溶剂，不含小分子引发剂，环境友好，具有粘结性强，耐磨性好等优点，适用于需成型加工材料，也可用于软质的薄膜类材料。

Description

一种UV-EB双重固化涂料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及涂料领域，具体涉及一种UV-EB双重固化涂料及其制备方法和应用。
背景技术
UV固化即紫外光固化。UV固化涂料与传统烘干型PU涂料相比，具有固化速度快，生产效率高；可在常温下固化，很适合于塑料工件，不产生热变形，节省能源，UV涂料靠紫外光固化，一般生产线能耗在50kW以内，能量消耗约为传统烘干型热固化涂料的1/5；且其环境污染小，涂层性能优异，涂装设备故障低，固化装置简单，易维修等优势，但UV固化涂料需要加入引发剂，为了使UV涂料具有好的施工性能，配方体系中需要加入一定量的溶剂，不能做到完全的零VOC排放，而且涂料中的双键不可能100%固化，尤其是涂层有颜色要求的情况下，双键的残存会更多，致使固化涂层中残余有可挥发的小分子，从而限制了UV涂料在食品包装或者室内装饰材料上的应用。
EB固化又称电子束固化。EB固化涂料具有传统涂料不可比拟的优势：固化时间短，能大幅提高固化效率；固化所需的EB能量低，可使涂料、油墨和黏合剂100%固化，不受涂层颜色的影响，且不含挥发性有机物，绿色环保；EB固化的化学物质通过交联反应形成了高分子立体网状聚合物，具有很强的耐化学性能和耐摩擦性能。目前限制EB固化涂料发展的原因是：1、EB固化设备比较昂贵；2、EB固化过程中，需要氮气保护；3、EB固化所需要的树脂比较少。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种高效环保高耐磨的UV-EB双重固化涂料及其制备方法和应用。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种UV-EB双重固化涂料，按质量份计，所述涂料包括以下组分：具有自引发性能的有机硅改性聚氨酯丙烯酸酯树脂35-45份、环氧树脂40-45份、稀释剂12-20份、流平剂0.1-1份。
在本发明一个优选方案中，所述稀释剂为TPGDA、ACMO中的一种或几种混合物，其中TPGDA为三缩丙二醇双丙烯酸酯，ACMO为N-丙烯酰吗啉。
在本发明一个优选方案中，所述流平剂为聚酯改性有机硅、聚醚改性有机硅或有机氟改性丙烯酸酯中的一种或几种的混合物。
制备一种上述的高效环保UV-EB双重固化涂料的制备方法：将具有自引发性能的有机硅改性聚氨酯丙烯酸酯树脂、环氧树脂、稀释剂、流平剂按照上述质量份加入到反应釜中，于400-800r/min的转速下低速分散10-18min中，得到粗制的涂料；将粗制的涂料用400目的滤布进行过滤，静置，待涂料温度恢复稳定后，得到所需涂料。
所述UV-EB双重固化涂料的应用，将所述涂料涂覆于基材表面后，先进行UV固化，之后再进行一次EB固化。
所述UV-EB双重固化涂料的应用，将所述涂料涂覆于基材表面后，置于50-60℃烘箱中流平3-5min，然后进行UV固化，能量为300-800mj/cm2，之后再进行一次EB固化，电压为100-200KeV，剂量为30-80KGy。
本发明的有益效果：
本发明通过特定的涂料配比和成分组合，且通过先进行UV固化，之后再进行一次EB固化的方式，获得了高效环保高耐磨的涂层。
使用本发明的涂料时，先进行UV固化，在紫外光照射下，具有自引发性能的有机硅改性聚氨酯丙烯酸酯树脂产生自由基，使涂层初步交联，之后进行一次EB固化，使涂层进一步交联，双键转化率达到100%，涂层体系中的双键和环氧基团进一步聚合，增加了涂层的耐磨性能。涂层在基材表面快速发生反应、固化形成保护层，整个过程能耗低，挥发性有机溶剂含量极低，树脂几乎无气味，不使用光引发剂，具有高效性和环保性，符合当前涂料发展趋势。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述。
实施例1：一种高效环保高耐磨UV-EB双重固化涂料，包括由以下质量分数的成分制备而成的：
Figure 369497DEST_PATH_IMAGE001
在本实施例中，所述具有自引发性能的有机硅改性聚氨酯丙烯酸酯树脂为脂肪族聚氨酯丙烯酸酯树脂，牌号为帝斯曼UA-100AF，芳香族聚氨酯丙烯酸酯树脂，牌号为帝斯曼UA-107AF，按照质量比为1：1配比而成，所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂，牌号为国都化工YD-112，所述稀释剂为三缩丙二醇双丙烯酸酯，简称TPGDA，流平剂为聚酯改性有机硅树脂，牌号为BYK306。
具体工艺：UV固化在60℃流平4min，UV能量为400mj/cm2，EB固化电压为120KeV，剂量为50KGy。
实施例2：一种高效环保高耐磨UV-EB双重固化涂料，包括由以下质量分数的成分制备而成的：
Figure 233547DEST_PATH_IMAGE002
在本实施例中，所述的具有自引发性能的有机硅改性聚氨酯丙烯酸酯树脂为脂肪族聚氨酯丙烯酸酯树脂，牌号为撒比斯SEC@P-1，所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂，牌号为巴陵石化CYD-011，脂环族环氧树脂，牌号为大赛璐的EHPE3150，酚醛环氧树脂，牌号为美国圣莱科特SC-2066，三种树脂按照1：1：1的质量比配比而成，所述稀释剂为N-丙烯酰吗啉，简称ACMO，流平剂为聚醚改性有机硅树脂，牌号为BYK344。
具体工艺：UV固化在55℃流平4min，UV能量为600mj/cm2，EB固化电压为120KeV，剂量为80KGy。
实施例3：一种高效环保高耐磨UV-EB双重固化涂料，包括由以下质量分数的成分制备而成的：
Figure 985603DEST_PATH_IMAGE003
在本实施例中，所述的具有自引发性能的有机硅改性聚氨酯丙烯酸酯树脂为芳香族聚氨酯丙烯酸酯树脂，牌号为帝斯曼UA-107AF，所述的环氧树脂为脂环族环氧树脂，牌号为大赛璐的2021P，酚醛环氧树脂，牌号为美国圣莱科特SC-2066，按照质量比2：3配比而成，所述稀释剂为三缩丙二醇双丙烯酸酯和N-丙烯酰吗啉按照质量比1：1混合而成，流平剂为聚醚改性有机硅树脂（牌号为BYK344）和有机氟改性丙烯酸酯（牌号为3M公司的FC4430）,按照质量比1：3混合而成。
具体工艺：UV固化在60℃流平5min，UV能量为800mj/cm2，EB固化电压为180KeV，剂量为50KGy。
对比例1：
Figure 152273DEST_PATH_IMAGE004
在本实施例中，所述的具有自引发性能的有机硅改性聚氨酯丙烯酸酯树脂为芳香族聚氨酯丙烯酸酯树脂，牌号为帝斯曼UA-107AF，所述的环氧树脂为脂环族环氧树脂，牌号为大赛璐的2021P，酚醛环氧树脂，牌号为美国圣莱科特SC-2066，按照质量比2：3配比而成，所述稀释剂为三缩丙二醇双丙烯酸酯和N-丙烯酰吗啉按照质量比1：1混合而成，流平剂为聚醚改性有机硅树脂（牌号为BYK344）和有机氟改性丙烯酸酯（牌号为3M公司的FC4430）,按照质量比1：3混合而成。
具体工艺：UV固化在60℃流平5min，UV能量为800mj/cm2，EB固化电压为180KeV，剂量为50KGy。
对比例2：
Figure 888148DEST_PATH_IMAGE005
在本实施例中，所述的具有自引发性能的有机硅改性聚氨酯丙烯酸酯树脂为芳香族聚氨酯丙烯酸酯树脂，牌号为帝斯曼UA-107AF，所述的环氧树脂为脂环族环氧树脂，牌号为大赛璐的2021P，酚醛环氧树脂，牌号为美国圣莱科特SC-2066，按照质量比2：3配比而成，所述稀释剂为三缩丙二醇双丙烯酸酯和N-丙烯酰吗啉按照质量比1：1混合而成，流平剂为聚醚改性有机硅树脂（牌号为BYK344）和有机氟改性丙烯酸酯（牌号为3M公司的FC4430）,按照质量比1：3混合而成。
具体工艺： 60℃流平5min，不进行UV固化，EB固化电压为180KeV，剂量为50KGy。
对比例3：
Figure 946103DEST_PATH_IMAGE006
在本实施例中，所述的具有自引发性能的有机硅改性聚氨酯丙烯酸酯树脂为芳香族聚氨酯丙烯酸酯树脂，牌号为帝斯曼UA-107AF，所述的环氧树脂为脂环族环氧树脂，牌号为大赛璐的2021P，酚醛环氧树脂，牌号为美国圣莱科特SC-2066，按照质量比2：3配比而成，所述稀释剂为三缩丙二醇双丙烯酸酯和N-丙烯酰吗啉按照质量比1：1混合而成，流平剂为聚醚改性有机硅树脂（牌号为BYK344）和有机氟改性丙烯酸酯（牌号为3M公司的FC4430）,按照质量比1：3混合而成。
具体工艺： UV固化：60℃流平5min，UV能量为800mj/cm2，不进行EB固化。
上述实施例和对比例的测试方法如下：
1、百格测试：通过百格器划百格，将3M胶带紧紧粘附在所划百格处，然后用力拉扯，涂层外观无脱落，百格要求≥4B；
2、泰伯耐磨测试：使用泰伯耐磨测试仪，在负重500g的条件下，用180目的砂纸进行测试，泰伯耐磨的圈数不小于2000转（取涂层磨耗达5%与95%时圈数的平均值）。
上述实施例的性能测试结果如下表：
Figure 83823DEST_PATH_IMAGE007
上述对比例的性能测试结果如下表：
Figure 421394DEST_PATH_IMAGE008
其中对比例1在进行完UV固化后，漆膜较脆，不能进行素材的进一步成型加工，对比例2在进行完EB固化后，漆膜的固化已经完全，不能进行素材的进一步成型加工，对比例1-3的泰伯耐磨性能达不到要求。
从上表可见，本发明制备的高效环保高耐磨的UV-EB双重固化涂料，不含挥发性溶剂，环境友好，具有粘结性强，耐磨性好等优点，适用于需成型加工材料，也可用于软质的薄膜类材料。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效组分变换，或直接参照其他领域相关技术，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种UV-EB双重固化涂料，其特征在于，按质量份计，所述涂料包括以下组分：具有自引发性能的有机硅改性聚氨酯丙烯酸酯树脂35-45份、环氧树脂40-45份、稀释剂12-20份、流平剂0.1-1份。
2.根据权利要求1所述的UV-EB双重固化涂料，其特征在于，所述具有自引发性能的有机硅改性聚氨酯丙烯酸酯树脂为脂肪族聚氨酯丙烯酸酯树脂和/或芳香族聚氨酯丙烯酸酯树脂。
3.根据权利要求1所述的UV-EB双重固化涂料，其特征在于，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、脂环族环氧树脂或酚醛环氧树脂中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的UV-EB双重固化涂料，其特征在于，所述稀释剂为三缩丙二醇双丙烯酸酯和/或N-丙烯酰吗啉。
5.根据权利要求1所述的UV-EB双重固化涂料，其特征在于，所述流平剂为聚酯改性有机硅、聚醚改性有机硅或有机氟改性丙烯酸酯中的一种或几种。
6.权利要求1-5任一项所述的UV-EB双重固化涂料的制备方法，其特征在于，将具有自引发性能的有机硅改性聚氨酯丙烯酸酯树脂、环氧树脂、稀释剂、流平剂按照上述质量份加入到反应釜中，于400-800r/min的转速下低速分散10-18min中，得到粗制的涂料；将粗制的涂料用400目的滤布进行过滤，静置，得到所需涂料。
7.权利要求1-5任一项所述的UV-EB双重固化涂料及权利要求6所述制备方法制备得到的UV-EB双重固化涂料的应用，其特征在于，将所述涂料涂覆于基材表面后，先进行UV固化，之后再进行一次EB固化。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，将所述涂料涂覆于基材表面后，置于50-60℃烘箱中流平3-5min，然后进行UV固化，能量为300-800mj/cm2，之后再进行一次EB固化，电压为100-200KeV，剂量为30-80KGy。
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