CN112552814A - 一种光固化哑光超耐磨涂料、其制备方法及应用 - Google Patents

一种光固化哑光超耐磨涂料、其制备方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种光固化哑光超耐磨涂料，包括：改性聚氨酯丙烯酸酯树脂：10～40份；改性聚酯丙烯酸酯：10～40份；丙烯酸酯单体：10～35；光引发剂：2～6份；耐磨助剂：1～5份；消光助剂：1～10份；所述改性聚氨酯丙烯酸酯包括己内酯改性的聚氨酯丙烯酸酯；所述改性聚酯丙烯酸酯包括侧烷基结构改性的聚酯丙烯酸酯。本发明采用具有特殊结构的己内酯改性的聚氨酯丙烯酸酯和具有侧烷基结构改性的聚酯丙烯酸酯树脂，这两种树脂搭配使用，可保持较佳的耐马丁代尔性能，同时可大大提升整体漆膜的耐顶针；低粘的特性亦可降低整体涂料的粘度，使其更易操作。本发明还提供了一种光固化哑光超耐磨涂料的制备方法和应用。

Description

一种光固化哑光超耐磨涂料、其制备方法及应用
技术领域
本发明属于涂料技术领域，尤其涉及一种光固化哑光超耐磨涂料、其制备方法及应用。
背景技术
紫外光(UV)固化涂料与传统自然干燥或热固化涂料相比,具有能量利用率高、适用热敏基材、无污染、成膜速度快、涂膜质量高和适合连续化大生产的特点,被誉为环境友好型涂料。紫外线灯下的快速固化消除了对烤炉或涂料干燥的大量生产空间的需求，相应地节省了能源成本和基础设施。紫外线技术可以提供一个更健康的工作环境，并且可以通过从涂层工艺中消除易燃溶剂来降低风险和降低保险成本。监管成本可以显著减少，通过提高工艺效率和消除污染，可降低涂装成本，降低总体成本。
随着人们环保意识的不断提高，低VOC(挥发性有机化合物)环保型涂料越来越受到人们的重视，使得UV固化涂料得到了快速的发展和应用。紫外线技术不仅适用于工厂环境，也适用于手持紫外线灯和紫外线地板固化装置的现场使用。
PVC地板是当今世界上非常流行的一种新型轻体地面装饰材料，也称为“轻体地材”。是一种在欧美及亚洲的日韩广受欢迎的产品，风靡国外，从80年代初开始进入中国市场，至今在国内的大中城市已经得到普遍的认可，使用非常广泛，比如家庭、医院、学校、办公楼、工厂、公共场所、超市、商业、等各种场所。“PVC地板”就是指采用聚氯乙烯材料生产的地板。具体就是以聚氯乙烯及其共聚树脂为主要原料，加入填料、增塑剂、稳定剂、着色剂等辅料，在片状连续基材上，经涂敷工艺或经压延、挤出或挤压工艺生产而成。
PVC地板相较于传统地板，拥有低成本、环保绿色等特性，因此近年来逐渐受到人们欢迎，成为塑料建材中的典型发展项目。PVC在受热挤压过程中，原料中微量空气或挥发性杂质可能逸出到表面，形成较多“火山口”等微观缺陷，导致表面光泽度降低，美观程度较差，耐磨、耐溶剂性能不高，容易刮伤、起雾、表面受损等，因此需对PVC进行表面装饰及保护。
紫外光(UV)固化涂料经常作为保护涂层使用在PVC地板上，可有效保护PVC地砖表面不被腐蚀，从而延长PVC地砖的使用寿命，此外，PVC地砖在涂料的涂饰下显得更加美观。因此，紫外光(UV)固化涂料应用的量非常大，也十分受到市场的欢迎。但是现有的一般PVC地板用涂料效果不佳，耐磨和光泽不具备高标准需求，如何使PVC地板涂料光泽度达到全哑，同时达到较高级别耐磨是目前急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光固化哑光超耐磨涂料、其制备方法及应用，本发明中的光固化哑光超耐磨涂料具有超低光泽，且耐磨性高。
本发明提供一种光固化哑光超耐磨涂料，包括以下重量份数的组分：
改性聚氨酯丙烯酸酯树脂：10～40份；改性聚酯丙烯酸酯树脂：10～40份；丙烯酸酯单体：10～35；光引发剂：2～6份；耐磨助剂：1～5份；消光助剂：1～10份；
所述改性聚氨酯丙烯酸酯包括己内酯改性的聚氨酯丙烯酸酯；所述改性聚酯丙烯酸酯包括侧烷基结构改性的聚酯丙烯酸酯。
优选的，所述己内酯改性的聚氨酯丙烯酸酯和侧烷基结构改性的聚酯丙烯酸酯的质量比为(0.5～2)：1。
优选的，所述改性聚氨酯丙烯酸酯树脂为脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、芳香族族聚氨酯丙烯酸酯中的一种或者几种；所述改性聚酯丙烯酸酯树脂为聚酯丙烯酸酯、改性丙烯酸酯中的一种或者几种。
优选的，所述丙烯酸酯单体为2-苯氧基乙基丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和季戊四醇三丙烯酸酯中的一种或几种。
优选的，所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、二苯甲酮、单酰基氧化膦和双酰基氧化膦一种或几种。
优选的，所述耐磨助剂为硅微粉、玻璃粉、石英粉、三氧化二铝粉、蜡粉和蜡浆中的一种或几种。
优选的，所述消光助剂为表面用有机蜡处理的消光粉、表面未处理的消光粉、改性高分子PE蜡浆和高分子蜡浆中的一种或几种。
本发明提供一种如上文所述的光固化哑光超耐磨涂料的制备方法，包括以下步骤：
A)将丙烯酸酯树脂、改性聚氨酯丙烯酸酯和丙烯酸酯单体混合，加热搅拌；加热至55～60℃后加入耐磨助剂、消光助剂，搅拌均匀，得到混合物料；
B)在所述混合物料升温至65～70℃，加入光引发剂，搅拌均匀，得到光固化哑光超耐磨涂料。
优选的，所述步骤A)中搅拌的转速为600～1000r/min；所述步骤B)中搅拌的转速为1000～1500r/min。
本发明提供如上文所述的光固化哑光超耐磨涂料在涂布PVC基材中的应用。
本发明提供一种光固化哑光超耐磨涂料，包括以下重量份数的组分：改性聚氨酯丙烯酸酯树脂：10～40份；改性聚酯丙烯酸酯：10～40份；丙烯酸酯单体：10～35；光引发剂：2～6份；耐磨助剂：1～5份；消光助剂：1～10份；所述改性聚氨酯丙烯酸酯包括己内酯改性的聚氨酯丙烯酸酯；所述改性聚酯丙烯酸酯包括侧烷基结构改性的聚酯丙烯酸酯。本发明采用具有特殊结构的己内酯改性的聚氨酯丙烯酸酯，其含有的己内酯重复结构单元，该结构单元能提高树脂的韧性，具有固化速率快、柔韧性佳、相对易消光的特点，同时该类型树脂具有极佳的耐马丁代尔性能；采用具有侧烷基结构改性的聚酯丙烯酸酯树脂，该树脂具有低粘度、极易消光的特点，与己内酯改性的聚氨酯丙烯酸酯搭配使用，可保持较佳的耐马丁代尔性能，同时可大大提升整体漆膜的耐顶针；低粘的特性亦可降低整体涂料的粘度，使其更易操作；本发明加入丙烯酸酯单体，更好的提高与PVC的附着力，同时起到调节粘度的作用。
具体实施方式
本发明提供了一种光固化哑光超耐磨涂料，包括以下重量份数的组分：
改性聚氨酯丙烯酸酯树脂：10～40份；改性聚酯丙烯酸酯：10～40份；丙烯酸酯单体：10～35；光引发剂：2～6份；耐磨助剂：1～5份；消光助剂：1～10份；
所述改性聚氨酯丙烯酸酯包括己内酯改性的聚氨酯丙烯酸酯；所述改性聚酯丙烯酸酯包括侧烷基结构改性的聚酯丙烯酸酯。
在本发明中，所述改性聚氨酯丙烯酸酯树脂优选为己内酯改性的聚氨酯丙烯酸酯，其中的聚氨酯丙烯酸酯优选为脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、芳香族族聚氨酯丙烯酸酯；所述改性聚氨酯丙烯酸酯树脂的重量份数优选为10～40份，更优选为23～35份，如23份、25份、30份、33份或35份，优选为以上述任意数值为上限或下限的范围值。
所述改性聚酯丙烯酸酯树脂优选为侧烷基结构改性的聚酯丙烯酸酯，其中的聚酯丙烯酸酯优选为聚酯丙烯酸酯和改性丙烯酸酯中的一种或者几种；所述改性聚酯丙烯酸酯的重量份数优选为10～40份，更优选为25～30份，如20份或30份，优选为以上述任意数值为上限或下限的范围值。
在本发明中，所述己内酯改性的聚氨酯丙烯酸酯在主链上含有的己内酯重复结构单元，该结构单元能提高树脂的韧性，具有固化速率快、柔韧性佳、相对易消光的特点，同时该类型树脂具有极佳的耐马丁代尔性能。
在本发明中，所述侧烷基结构改性的聚氨酯丙烯酸酯具有低粘度、极易消光的特点，与己内酯改性的聚氨酯丙烯酸酯搭配使用，可保持较佳的耐马丁代尔性能，同时可大大提升整体漆膜的耐顶针；低粘的特性亦可降低整体涂料的粘度，使其更易操作。
在本发明中，所述己内酯改性的聚氨酯丙烯酸酯和侧烷基结构改性的聚酯丙烯酸酯的质量比为(0.5～2)：1，优选为(1～1.5)：1，如1.1:1，0.9:1，0.8:1,1.2:1或1.4:1，优选为以上述任意数值为上限或下限的范围值。
在本发明中，所述丙烯酸酯单体优选为2-苯氧基乙基丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)、二丙二醇二丙烯酸酯(DPGDA)、三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)和季戊四醇三丙烯酸酯(PET3A)中的一种或几种，所述丙烯酸酯单体能够更好的提高与PVC的附着力，同时起到调节粘度的作用。所述丙烯酸酯单体的重量份数优选为10～35份，更优选为20～35份，如20份、21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份、29份、30份、31份、32份、33份、34份、35份、36份、37份、38份、39份或40份，优选为以上述任意数值为上限或下限的范围值。
在本发明中，所述光引发剂优选为2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、二苯甲酮、单酰基氧化膦和双酰基氧化膦一种或几种；所述光引发剂能使涂料更好的固化成膜，使涂料的耐化性和物理机械性能更加提升。所述光引发剂的重量份数优选为2～6份，更优选为3～5份，如2份、3份、4份、5份或6份，优选为以上述任意数值为上限或下限的范围值。
在本发明中，所述耐磨助剂优选为硅微粉、玻璃粉、石英粉、三氧化二铝粉、蜡粉和蜡浆中的一种或几种；所述耐磨助剂能够提升马丁代尔和耐顶针性能；所述耐磨助剂的重量份数优选为1～5份，更优选为2～4份，如1、份、2份、3份、4份或5份，优选为以上述任意数值为上限或下限的范围值。
在本发明中，所述消光助剂优选为表面用有机蜡处理的消光粉、表面未处理的消光粉、改性高分子PE蜡浆和高分子蜡浆中的一种或几种；所述消光助剂能够降低漆膜整体光泽度，所述消光助剂的重量份数优选为1～10份，更优选为2～8份，如1份、2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份或10份，优选为以上述任意数值为上限或下限的范围值。
优选的，本发明中的涂料中还包括一些其他助剂，如聚醚改性聚二甲基硅氧烷、丙烯酸酯类流平剂、丙烯酸嵌段共聚物、聚硅氧烷-聚醚共聚物、聚酯改性有机硅表面助剂中的一种或几种；所述流平助剂能够消除素材辊涂油漆造成的油坑，提高生产的良率，提高漆膜的滑爽度，减少漆膜固化后碰撞的划伤；所述其他助剂的重量份数优选为1～5份，更优选为2～4份，如1、份、2份、3份、4份或5份，优选为以上述任意数值为上限或下限的范围值。
本发明还提供了一种光固化哑光超耐磨涂料的制备方法，包括以下步骤：
A)将改性聚氨酯丙烯酸酯树脂、改性聚酯丙烯酸酯和丙烯酸酯单体混合，加热搅拌；加热至55～60℃后加入耐磨助剂、消光助剂，搅拌均匀，得到混合物料；
B)在所述混合物料升温至65～70℃，加入光引发剂，搅拌均匀，得到光固化哑光超耐磨涂料。
在本发明中，所述改性聚氨酯丙烯酸酯树脂等原料的种类和用量与上文中改性聚氨酯丙烯酸酯树脂等原料的种类和用量一致，在此不再赘述。
本发明先将改性聚氨酯丙烯酸酯树脂、改性聚酯丙烯酸酯和丙烯酸酯单体混合加热搅拌6～8min，待加热至55～60℃后加入耐磨助剂、消光助剂和其他助剂，保持温度55～60℃，继续搅拌10～15min，得到混合物料。
在本发明中，所述搅拌的速度优选为600～1000r/min，更优选为700～900r/min，如600r/min、650r/min、700r/min、750r/min、800r/min、850r/min、900r/min、950r/min或1000r/min，优选为以上述任意数值为上限或下限的范围值。
继续对所述混合物料加热，待温度升至65～70℃时，加入光引发剂，然后继续搅拌3～4min，得到光固化哑光超耐磨涂料。
在本发明中，所述搅拌的速度优选为1000～1500r/min，更优选为1100～1400r/min，如1000r/min、1050r/min、1100r/min、1150r/min、1200r/min、1250r/min、1300r/min、1350r/min、1400r/min、1450r/min或1500r/min，优选为以上述任意数值为上限或下限的范围值。
本发明还提供了一种上文所述的光固化哑光超耐磨涂料在涂布PVC基材中的应用，尤其是PVC地板。
本发明提供一种光固化哑光超耐磨涂料，包括以下重量份数的组分：改性聚氨酯丙烯酸酯树脂：10～40份；改性聚酯丙烯酸酯：10～40份；丙烯酸酯单体：10～35；光引发剂：2～6份；耐磨助剂：1～5份；消光助剂：1～10份；所述改性聚氨酯丙烯酸酯包括己内酯改性的聚氨酯丙烯酸酯和所述改性聚酯丙烯酸酯包括侧烷基结构改性的聚酯丙烯酸酯。本发明采用具有特殊结构的己内酯改性的聚氨酯丙烯酸酯，其含有的己内酯重复结构单元，该结构单元能提高树脂的韧性，具有固化速率快、柔韧性佳、相对易消光的特点，同时该类型树脂具有极佳的耐马丁代尔性能；采用具有侧烷基结构改性的聚酯丙烯酸酯树脂，该树脂具有低粘度、极易消光的特点，与己内酯改性的聚氨酯丙烯酸酯搭配使用，可保持较佳的耐马丁代尔性能，同时可大大提升整体漆膜的耐顶针；低粘的特性亦可降低整体涂料的粘度，使其更易操作；本发明加入丙烯酸酯单体，更好的提高与PVC的附着力，同时起到调节粘度的作用。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种光固化哑光超耐磨涂料、其制备方法及应用进行详细描述，但不能将其理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
实施例1中的原料配比如表1所示。
向反应釜中加入改性聚氨酯丙烯酸酯树脂、改性聚酯丙烯酸酯树脂和丙烯酸酯单体，加热搅拌8min，搅拌转速为700r/min；加热到55℃加入耐磨助剂、消光助剂、和其它助剂，保持温度和搅拌，继续加热搅拌15min；
继续加热，待反应釜中的温度升到60℃，向反应釜中加入光引发剂，然后将搅拌装置的转速调节至1200r/min，搅拌4min；搅拌均匀，检验出料。
实施例2～5
实施例2～5的原料配比如表1所示，制备方法按照实施例1制备得到涂料。
比较例1
按照实施例1中方法和表1中的配方制备得到涂料，不同的是，本比较例没有使用己内酯改性的聚氨酯丙烯酸酯。
比较例2
按照实施例1中方法和表1中的配方制备得到涂料，不同的是，本比较例没有使用侧烷基结构改性的聚氨酯丙烯酸酯。
比较例3～5
按照实施例1中方法和表1中的配方制备得到涂料。
表1实施例1～5和比较例1～5的配方
Figure BDA0002830576210000071
Figure BDA0002830576210000081
对实施例1～5和比较例1～5得到的涂料在PVC地板表面进行涂覆，得到的涂层进行检测，测试结果如表2所示：
表2实施例1～5和比较例1～5的涂层的性能测试数据
Figure BDA0002830576210000082
Figure BDA0002830576210000091
通过对比例1和实施例1可以得出，当聚酯丙烯酸酯树脂降低到0份时，成品粘度增加太多，光泽度升高，耐硬币刮和耐顶针性能下降明显。这是因为特殊结构的己内酯改性的聚氨酯丙烯酸酯，其具有很好的附着力、很好的相容性并能参与交联反应和成膜。
通过对比例2与实施例2可以得出，当聚氨酯丙烯酸酯树脂降低到0份时，整体性能均有所下降，漆膜偏脆，耐马丁代尔和耐硬币刮下降明显，这是因为采用具有侧烷基结构改性的聚酯丙烯酸酯树脂，其具有很好的附着力、很好的相容性并能参与交联反应和成膜。
通过对比例3与实施例3可以得出，当HDDA降低时，漆膜附着力明显下降。
通过对比例4与实施例4可以得出，当耐磨助剂降低时，漆膜整体耐磨性能下降。
通过对比例5与实施例5可以得出，当消光粉降低时，漆膜整体光泽明显升高。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种光固化哑光超耐磨涂料，包括以下重量份数的组分：
改性聚氨酯丙烯酸酯树脂：10～40份；改性聚酯丙烯酸酯树脂：10～40份；丙烯酸酯单体：10～35；光引发剂：2～6份；耐磨助剂：1～5份；消光助剂：1～10份；
所述改性聚氨酯丙烯酸酯包括己内酯改性的聚氨酯丙烯酸酯；所述改性聚酯丙烯酸酯包括侧烷基结构改性的聚酯丙烯酸酯。
2.根据权利要求1所述的光固化哑光超耐磨涂料，其特征在于，所述己内酯改性的聚氨酯丙烯酸酯和侧烷基结构改性的聚酯丙烯酸酯的质量比为(0.5～2)：1。
3.根据权利要求1所述的光固化哑光超耐磨涂料，其特征在于，所述改性聚氨酯丙烯酸酯树脂为脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、芳香族族聚氨酯丙烯酸酯中的一种或者几种；所述改性聚酯丙烯酸酯树脂为聚酯丙烯酸酯、改性丙烯酸酯中的一种或者几种。
4.根据权利要求1所述的光固化哑光超耐磨涂料，其特征在于，所述丙烯酸酯单体为2-苯氧基乙基丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和季戊四醇三丙烯酸酯中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的光固化哑光超耐磨涂料，其特征在于，所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、二苯甲酮、单酰基氧化膦和双酰基氧化膦一种或几种。
6.根据权利要求1所述的光固化哑光超耐磨涂料，其特征在于，所述耐磨助剂为硅微粉、玻璃粉、石英粉、三氧化二铝粉、蜡粉和蜡浆中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的光固化哑光超耐磨涂料，其特征在于，所述消光助剂为表面用有机蜡处理的消光粉、表面未处理的消光粉、改性高分子PE蜡浆和高分子蜡浆中的一种或几种。
8.一种如权利要求1～7任意一项所述的光固化哑光超耐磨涂料的制备方法，包括以下步骤：
A)将丙烯酸酯树脂、改性聚氨酯丙烯酸酯和丙烯酸酯单体混合，加热搅拌；加热至55～60℃后加入耐磨助剂、消光助剂，搅拌均匀，得到混合物料；
B)在所述混合物料升温至65～70℃，加入光引发剂，搅拌均匀，得到光固化哑光超耐磨涂料。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤A)中搅拌的转速为600～1000r/min；所述步骤B)中搅拌的转速为1000～1500r/min。
10.如权利要求1～7任意一项所述的光固化哑光超耐磨涂料在涂布PVC基材中的应用。
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