CN112646461A - 钢琴表面用led-uv光固化纳米涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及LED‑UV紫外光固化木器涂料技术领域，尤其是一种钢琴表面用LED‑UV光固化纳米涂料及其制备方法。该种钢琴表面用LED‑UV光固化纳米涂料，主要由如下重量份数的原料组成：改性聚酯丙烯酸酯树脂10‑30份、改性环氧丙烯酸酯树脂10‑30份、改性多官能度UV单体20‑30份、改性二官能度UV单体20‑30份、纳米耐磨抗划伤添加剂1‑5份、阴离子表面活性剂1‑6份、阳离子分散剂1‑6份、改性粉体填料10‑15份、光引发剂组合物9‑20份、流平剂0.5‑1份、消泡剂0.05‑0.3份、阻聚剂0.01‑0.1份。本发明分散性好，黏度小，能够迅速且均匀地涂覆在木器表面，耐磨性好。

Description

钢琴表面用LED-UV光固化纳米涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及LED-UV紫外光固化木器涂料技术领域，尤其是一种钢琴表面用LED-UV光固化纳米涂料及其制备方法。
背景技术
木制品上所用的涂料统称为木器涂料。LED-UV涂料为新兴的木器涂料，与传统的汞灯型UV涂料相比，LED-UV涂料节能70-90％，LED-UV光固化系统在使用过程中不产生臭氧、也没有汞灯破裂所产生的水银汞的污染，LED-UV涂料比汞灯型UV涂料产生的热量更少，能够用于对热敏感基材的涂布。LED-UV涂料是汞灯型UV涂料的升级换代产品，有逐渐取代汞灯型UV涂料的发展趋势，正逐渐成为我国环境友好型涂料行业发展的另一重点方向。
钢琴加工市场上普遍使用实木木材作为原料，在木材涂层固化过程中过高的温度易造成实木木材变形，从而影响钢琴整体的音色和音准，因此部分技术人员开发低紫外光能量固化的涂料产品。例如中国专利CN105567063B授权公告的一种低能固化的紫外光固化涂料及其制备方法，涂料由如下各原料的重量百分比构成：改性多官能度聚酯丙烯酸酯为25-30％，改性环氧丙烯酸酯为10-15％，改性季戊四醇丙烯酸酯为20-25％，TPGDA为15-20％，润湿分散剂为0.3-1.0％，透明滑石粉为10-15％，光引发剂1为2-4％，光引发剂2为1-3％，光引发剂3为2-4％，流平剂为0.3-0.5％。制得的紫外光固化涂料只需40-80mj/m2的紫外光能量即可达到所需要的固化程度，大大降低了涂料固化所需的能量，提高了施工效率，并降低了异型工件背光面产生质量缺陷的可能性。但是此类低能固化的紫外光固化涂料在实际应用时仍存在诸多不足，例如：涂料的分散性不佳，经试验分析，其平均粒径在120-150nm之间，团聚粒径在600nm左右，其涂料黏度也较大，3号ZaHN杯流出时间在72-85s左右，不利于均匀地涂覆在木器表面；(2)涂料耐磨性不佳，木器涂覆涂料后擦拭100次容易出现划痕和质量损失。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钢琴表面用LED-UV光固化纳米涂料及其制备方法，克服前述现有技术的不足，大大能够降低了涂料固化所需的能量，提高施工效率，而且分散性好，黏度小，能够迅速且均匀地涂覆在木器表面，且耐磨性好。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：
一种钢琴表面用LED-UV光固化纳米涂料，主要由如下重量份数的原料组成：改性聚酯丙烯酸酯树脂10-30份、改性环氧丙烯酸酯树脂10-30份、改性多官能度UV单体20-30份、改性二官能度UV单体20-30份、纳米耐磨抗划伤添加剂1-5份、阴离子表面活性剂1-6份、阳离子分散剂1-6份、改性粉体填料10-15份、光引发剂组合物9-20份、流平剂0.5-1份、消泡剂0.05-0.3份、阻聚剂0.01-0.1份。
优选的，钢琴表面用LED-UV光固化纳米涂料主要由如下重量份数的原料组成：改性聚酯丙烯酸酯树脂22份、改性环氧丙烯酸酯树脂25份、改性多官能度UV单体26份、改性二官能度UV单体23份、纳米耐磨抗划伤添加剂4份、阴离子表面活性剂3份、阳离子分散剂3份、改性粉体填料12份、光引发剂组合物15份、流平剂0.8份、消泡剂0.12份、阻聚剂0.07份
优选的，所述改性聚酯丙烯酸酯树脂为胺改性或脂肪酸改性的低黏度的四官能度聚酯丙烯酸酯树脂；所述改性环氧丙烯酸酯树脂为胺改性或脂肪酸改性的环氧二丙烯酸酯树脂。
优选的，所述阴离子表面活性剂主要由十二烷基苯磺酸钠和十二烷基萘磺酸钠按照重量比20：(1-4)组合而成。
更优选的，所述阴离子表面活性剂主要由十二烷基苯磺酸钠和十二烷基萘磺酸钠按照重量比20：3组合而成。
优选的，所述阳离子分散剂为胺甲基化聚丙烯酰胺、月桂酸聚氧乙烯酯或三乙醇胺盐中的任意一种。
优选的，所述改性粉体填料主要由纳米氧化铝粉体和纳米碳化铬粉体的组合物改性而成，其中纳米氧化铝粉体和纳米碳化铬粉体的重量比为(5-7)：1。
优选的，所述改性粉体填料的改性方法主要包括如下步骤：按照重量比(5-7)：1称取纳米氧化铝粉体和纳米碳化铬粉体，纳米氧化铝粉体和纳米碳化铬粉体的粒径均为1-150μm，将两者混合均匀后在真空环境下边加热边干燥，加热温度为100-130℃，加热时间为1.8-2.5小时.
优选的，所述光引发剂组合物主要由夺氢型光引发剂、活性胺和裂解型光引发剂按照重量比(0.5-2):(5-10):(4-8)组合而成。
一种钢琴表面用LED-UV光固化纳米涂料的制备方法，包括如下制备步骤：
(1)按规定重量份数称取原料，将改性聚酯丙烯酸酯树脂、改性环氧丙烯酸酯树脂、改性多官能度UV单体、改性二官能度UV单体、纳米耐磨抗划伤添加剂、光引发剂组合物和阻聚剂混合后在3000-4000r/min的搅拌速度下分散1-2h；
(2)步骤(1)中的物料分散均匀并溶解均匀后，再加入消泡剂、流平剂、阴离子表面活性剂和阳离子分散剂，在3000-4000r/min的搅拌速度下分散25-40min；
(3)步骤(2)中的物料分散均匀后加入改性粉体填料，5000－6000r/min的搅拌速度下分散25-40min；
(4)将步骤(3)中分散均匀的物料投入到超声波纳米材料分散机中，超声波纳米材料分散机工艺参数设定为温度3-12℃，超声波频率30-60HZ，超声波功率150-3500W，利用超声波分散纳米材料25-40min，即可。
本发明中，提高涂料分散性和均匀性的机理为：阴离子表面活性剂的分子中具有溶解性或极性不同的两个官能团，它们分别是亲油基团和亲水基团，阴离子表面活性剂能够通过其基团在粒子表面形成吸附，阴离子表面活性剂吸附在物料表面后，亲油基在物料表面吸附，亲水基团朝向外部产生扩展构象，从而在粒子周围形成保护层，降低平均粒径，同时使粒子间的分散状态稳定化；同时，在阴离子表面活性剂和阳离子分散剂的正负电荷相互作用下，体系中较小微粒均匀包裹在较大微粒的表面，避免各微粒的自聚集，极大减小团聚粒径，减小涂料黏度，确保涂料均一性及稳定性；此外，改性粉体填料中的纳米氧化铝粉体在加热改性后能够充分分散，促进涂料的自流动性，提高涂料分散程度并降低涂料粘度。
本发明中，提高涂料耐磨性的机理为：粉体填料在加热的过程中纳米碳化铬粉体被蓬松的纳米氧化铝粉体包覆，加热后的改进粉体填料与其他物料混合并投入到超声波纳米材料分散机，使得改性纳米填料稳定地分散在涂料中，改性纳米碳化铬粉辅助纳米耐磨抗划伤添加剂起到耐磨防划作用。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明的一种钢琴表面用LED-UV光固化纳米涂料及其制备方法具有以下优点：(1)阴离子表面活性剂、阳离子分散剂协同作用，在改性粉体填料的辅助作用下，涂料分散度高，黏度低，能够迅速地涂覆在木器表面；(2)改性粉体填料中被改性纳米氧化铝粉体包覆的改性纳米碳化铬粉体能够辅助纳米耐磨抗划伤添加剂起到耐磨防划作用，涂料的耐磨性极大提高。
具体实施方式
实施例1
一种钢琴表面用LED-UV光固化纳米涂料，主要由如下重量份数的原料组成：改性聚酯丙烯酸酯树脂22份、改性环氧丙烯酸酯树脂25份、改性多官能度UV单体26份、改性二官能度UV单体23份、纳米耐磨抗划伤添加剂4份、阴离子表面活性剂3份、阳离子分散剂3份、改性粉体填料12份、光引发剂组合物15份、流平剂0.8份、消泡剂0.12份、阻聚剂0.07份。
所述改性聚酯丙烯酸酯树脂采用台资双键化工(上海)有限公司在售的285型胺改性四官能度聚酯丙烯酸酯树脂；
所述改性环氧丙烯酸酯树脂采用台湾长兴化学集团公司在售的622-100型脂肪酸改性二官能度环氧丙烯酸酯树脂；
所述改性多官能度UV单体采用台湾长兴化学集团公司在售的EM2380型3个乙氧基化的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯单体；
所述改性二官能度UV单体为二丙二醇二丙烯酸酯；
所述纳米耐磨抗划伤添加剂采用台湾立大公司的U-0930；
所述阴离子表面活性剂主要由十二烷基苯磺酸钠和十二烷基萘磺酸钠按照重量比20：3组合而成；所述阳离子分散剂为胺甲基化聚丙烯酰胺。
所述改性粉体填料主要由纳米氧化铝粉体和纳米碳化铬粉体的组合物改性而成，其中纳米氧化铝粉体和纳米碳化铬粉体的重量比为6：1。
所述改性粉体填料的改性方法主要包括如下步骤：按照重量比6：1称取纳米氧化铝粉体和纳米碳化铬粉体，纳米氧化铝粉体和纳米碳化铬粉体的粒径均为80±5μm，将两者混合均匀后在真空环境下边加热边干燥，加热温度为120℃，加热时间为2小时。
所述光引发剂由2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、活性胺和四氯二苯甲酮按照重量比1.2:8:6组合而成。
所述流平剂采用德国BYK的BYK-333；
所述消泡剂采用美国道康宁公司的DC-163；
所述阻聚剂采用美国雅宝公司的NPAL。
一种钢琴表面用LED-UV光固化纳米涂料的制备方法，包括如下制备步骤：
(1)按规定重量份数称取原料，将改性聚酯丙烯酸酯树脂、改性环氧丙烯酸酯树脂、改性多官能度UV单体、改性二官能度UV单体、纳米耐磨抗划伤添加剂、光引发剂组合物和阻聚剂混合后在3500r/min的搅拌速度下分散1.5h；
(2)步骤(1)中的物料分散均匀并溶解均匀后，再加入消泡剂、流平剂、阴离子表面活性剂和阳离子分散剂，在3500r/min的搅拌速度下分散30min；
(3)步骤(2)中的物料分散均匀后加入改性粉体填料，5500r/min的搅拌速度下分散30min；
(4)将步骤(3)中分散均匀的物料投入到超声波纳米材料分散机中，超声波纳米材料分散机工艺参数设定为温度8℃，超声波频率45HZ，超声波功率2000W，利用超声波分散纳米材料30min，即可。
实施例2
一种钢琴表面用LED-UV光固化纳米涂料，主要由如下重量份数的原料组成：改性聚酯丙烯酸酯树脂12份、改性环氧丙烯酸酯树脂12份、改性多官能度UV单体20份、改性二官能度UV单体20份、纳米耐磨抗划伤添加剂1份、阴离子表面活性剂2份、阳离子分散剂2份、改性粉体填料10份、光引发剂组合物10份、流平剂0.5份、消泡剂0.08份、阻聚剂0.05份。
所述改性聚酯丙烯酸酯树脂采用台湾长兴化学集团公司在售的6313-100型脂肪酸改性四官能度的聚酯丙烯酸酯树脂；
所述改性环氧丙烯酸酯树脂采用台资双键化工(上海)有限公司在售的1703型胺改性二官能度环氧丙烯酸酯树脂；
所述改性多官能度UV单体采用美国沙多玛公司在售的SR9020 NS；
所述改性二官能度UV单体为二丙二醇二丙烯酸酯；
所述纳米耐磨抗划伤添加剂采用台湾长兴化学公司的601A-35；
所述阴离子表面活性剂主要由十二烷基苯磺酸钠和十二烷基萘磺酸钠按照重量比20：1组合而成；所述阳离子分散剂为月桂酸聚氧乙烯酯。
所述改性粉体填料主要由纳米氧化铝粉体和纳米碳化铬粉体的组合物改性而成，其中纳米氧化铝粉体和纳米碳化铬粉体的重量比为5：1。
所述改性粉体填料的改性方法主要包括如下步骤：按照重量比5：1称取纳米氧化铝粉体和纳米碳化铬粉体，纳米氧化铝粉体和纳米碳化铬粉体的粒径均为20±5μm，将两者混合均匀后在真空环境下边加热边干燥，加热温度为100℃，加热时间为1.8小时。
所述光引发剂由苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、活性胺和四氯二苯甲酮按照重量比1.2:8:6组合而成。
所述流平剂荷兰AFCONA的AFCONA-3251；
所述消泡剂采用美国海明斯德谦化学公司的6800；
所述阻聚剂无锡隆成科技有限公司的Effulgence-525。
一种钢琴表面用LED-UV光固化纳米涂料的制备方法，包括如下制备步骤：
(1)按规定重量份数称取原料，将改性聚酯丙烯酸酯树脂、改性环氧丙烯酸酯树脂、改性多官能度UV单体、改性二官能度UV单体、纳米耐磨抗划伤添加剂、光引发剂组合物和阻聚剂混合后在3000r/min的搅拌速度下分散1h；
(2)步骤(1)中的物料分散均匀并溶解均匀后，再加入消泡剂、流平剂、阴离子表面活性剂和阳离子分散剂，在3000r/min的搅拌速度下分散25min；
(3)步骤(2)中的物料分散均匀后加入改性粉体填料，5000r/min的搅拌速度下分散25min；
(4)将步骤(3)中分散均匀的物料投入到超声波纳米材料分散机中，超声波纳米材料分散机工艺参数设定为温度4℃，超声波频率30HZ，超声波功率1000W，利用超声波分散纳米材料40min，即可。
实施例3
一种钢琴表面用LED-UV光固化纳米涂料，主要由如下重量份数的原料组成：改性聚酯丙烯酸酯树脂30份、改性环氧丙烯酸酯树脂30份、改性多官能度UV单体30份、改性二官能度UV单体30份、纳米耐磨抗划伤添加剂5份、阴离子表面活性剂6份、阳离子分散剂6份、改性粉体填料15份、光引发剂组合物20份、流平剂1份、消泡剂0.3份、阻聚剂0.1份。
所述改性聚酯丙烯酸酯树脂采用台资双键化工(上海)有限公司在售的286型胺改性四官能度聚酯丙烯酸酯树脂CN989 NS；
所述改性环氧丙烯酸酯树脂采用台湾长兴化学集团公司在售的622A-80型脂肪酸改性二官能度环氧丙烯酸酯树脂；
所述改性多官能度UV单体采用美国沙多玛公司在售的SR492 TFN；
所述改性二官能度UV单体为二丙二醇二丙烯酸酯；
所述纳米耐磨抗划伤添加剂采用台湾立大公司的U-0930；
所述阴离子表面活性剂主要由十二烷基苯磺酸钠和十二烷基萘磺酸钠按照重量比5：1组合而成；所述阳离子分散剂为三乙醇胺盐。
所述改性粉体填料主要由纳米氧化铝粉体和纳米碳化铬粉体的组合物改性而成，其中纳米氧化铝粉体和纳米碳化铬粉体的重量比为7：1。
所述改性粉体填料的改性方法主要包括如下步骤：按照重量比7：1称取纳米氧化铝粉体和纳米碳化铬粉体，纳米氧化铝粉体和纳米碳化铬粉体的粒径均为140±5μm，将两者混合均匀后在真空环境下边加热边干燥，加热温度为130℃，加热时间为2.5小时。
所述光引发剂由2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、活性胺和四氯二苯甲酮按照重量比1.2:8:6组合而成。
所述流平剂采用德国BYK的BYK-333；
所述消泡剂采用美国海明斯德谦化学公司的6800；
所述阻聚剂采用美国雅宝公司的NPAL。
一种钢琴表面用LED-UV光固化纳米涂料的制备方法，包括如下制备步骤：
(1)按规定重量份数称取原料，将改性聚酯丙烯酸酯树脂、改性环氧丙烯酸酯树脂、改性多官能度UV单体、改性二官能度UV单体、纳米耐磨抗划伤添加剂、光引发剂组合物和阻聚剂混合后在4000r/min的搅拌速度下分散2h；
(2)步骤(1)中的物料分散均匀并溶解均匀后，再加入消泡剂、流平剂、阴离子表面活性剂和阳离子分散剂，在4000r/min的搅拌速度下分散40min；
(3)步骤(2)中的物料分散均匀后加入改性粉体填料，6000r/min的搅拌速度下分散40min；
(4)将步骤(3)中分散均匀的物料投入到超声波纳米材料分散机中，超声波纳米材料分散机工艺参数设定为温度12℃，超声波频率60HZ，超声波功率3500W，利用超声波分散纳米材料40min，即可。
试验例1
对实施例1-3制得的钢琴表面用LED-UV光固化纳米涂料的性能进行测试，测试结果如表1所示：
表1
Figure BDA0002844537920000091
由表1可以看出，与现有技术相比，本发明制备的钢琴表面用LED-UV光固化纳米涂料分散性与均匀性明显提升，平均粒径在15-16nm左右，团聚粒径在80nm以下，年度降低，3号ZaHN杯流出时间仅28-31秒，能够迅速且均匀地涂覆在钢琴木材的表面，且涂覆后固化迅速，耐磨性能也得到极大的提升。
上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式的产品形态和式样，任何符合本发明权利要求书且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应落入本发明的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种钢琴表面用LED-UV光固化纳米涂料，其特征在于：主要由如下重量份数的原料组成：改性聚酯丙烯酸酯树脂10-30份、改性环氧丙烯酸酯树脂10-30份、改性多官能度UV单体20-30份、改性二官能度UV单体20-30份、纳米耐磨抗划伤添加剂1-5份、阴离子表面活性剂1-6份、阳离子分散剂1-6份、改性粉体填料10-15份、光引发剂组合物9-20份、流平剂0.5-1份、消泡剂0.05-0.3份、阻聚剂0.01-0.1份。
2.根据权利要求1所述的一种钢琴表面用LED-UV光固化纳米涂料，其特征在于：主要由如下重量份数的原料组成：改性聚酯丙烯酸酯树脂22份、改性环氧丙烯酸酯树脂25份、改性多官能度UV单体26份、改性二官能度UV单体23份、纳米耐磨抗划伤添加剂4份、阴离子表面活性剂3份、阳离子分散剂3份、改性粉体填料12份、光引发剂组合物15份、流平剂0.8份、消泡剂0.12份、阻聚剂0.07份。
3.根据权利要求1所述的一种钢琴表面用LED-UV光固化纳米涂料，其特征在于：所述改性聚酯丙烯酸酯树脂为胺改性或脂肪酸改性的低粘度的四官能度聚酯丙烯酸酯树脂；所述改性环氧丙烯酸酯树脂为胺改性或脂肪酸改性的环氧二丙烯酸酯树脂。
4.根据权利要求1所述的一种钢琴表面用LED-UV光固化纳米涂料，其特征在于：所述阴离子表面活性剂主要由十二烷基苯磺酸钠和十二烷基萘磺酸钠按照重量比20：(1-4)组合而成。
5.根据权利要求1所述的一种钢琴表面用LED-UV光固化纳米涂料，其特征在于：所述阴离子表面活性剂主要由十二烷基苯磺酸钠和十二烷基萘磺酸钠按照重量比20：3组合而成。
6.根据权利要求1所述的一种钢琴表面用LED-UV光固化纳米涂料，其特征在于：所述阳离子分散剂为胺甲基化聚丙烯酰胺、月桂酸聚氧乙烯酯或三乙醇胺盐中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的一种钢琴表面用LED-UV光固化纳米涂料，其特征在于：所述改性粉体填料主要由纳米氧化铝粉体和纳米碳化铬粉体的组合物改性而成，其中纳米氧化铝粉体和纳米碳化铬粉体的重量比为(5-7)：1。
8.根据权利要求7所述的一种钢琴表面用LED-UV光固化纳米涂料，其特征在于：所述改性粉体填料的改性方法主要包括如下步骤：按照重量比(5-7)：1称取纳米氧化铝粉体和纳米碳化铬粉体，纳米氧化铝粉体和纳米碳化铬粉体的粒径均为1-150μm，将两者混合均匀后在真空环境下边加热边干燥，加热温度为100-130℃，加热时间为1.8-2.5小时。
9.根据权利要求1所述的一种钢琴表面用LED-UV光固化纳米涂料，其特征在于：所述光引发剂组合物主要由夺氢型光引发剂、活性胺和裂解型光引发剂按照重量比(0.5-2):(5-10):(4-8)组合而成。
10.根据权利要求1所述的一种钢琴表面用LED-UV光固化纳米涂料的制备方法，其特征在于：包括如下制备步骤：
(1)按规定重量份数称取原料，将改性聚酯丙烯酸酯树脂、改性环氧丙烯酸酯树脂、改性多官能度UV单体、改性二官能度UV单体、纳米耐磨抗划伤添加剂、光引发剂组合物和阻聚剂混合后在3000-4000r/min的搅拌速度下分散1-2h；
(2)步骤(1)中的物料分散均匀并溶解均匀后，再加入消泡剂、流平剂、阴离子表面活性剂和阳离子分散剂，在3000-4000r/min的搅拌速度下分散25-40min；
(3)步骤(2)中的物料分散均匀后加入改性粉体填料，5000－6000r/min的搅拌速度下分散25-40min；
(4)将步骤(3)中分散均匀的物料投入到超声波纳米材料分散机中，超声波纳米材料分散机工艺参数设定为温度3-12℃，超声波频率30-60HZ，超声波功率150-3500W，利用超声波分散纳米材料25-40min，即可。
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