CN112898856A - 一种水性耐刮led光固化塑料涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种水性耐刮LED光固化塑料涂料的制备，由改性多功能树脂、光引发剂、助溶剂、色浆和去离子水等组成,改性多功能树脂采用聚氨酯类为基底，同时引入多官能团的混合单体，通过特定的工艺合成水溶性羟基聚氨酯树脂。树脂引入含硅类物质，可有效地提升产品的耐刮擦性能；引入磷酸类官能团可提升产品的附着能力。此发明得到的涂料粒径较小，粘稠致密，有效地提升了涂料的附着能力。本涂料还有很好的耐水性、耐黄变性，可有效的提升塑料制品的寿命，应用前景十分广阔。

Description

一种水性耐刮LED光固化塑料涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种水性耐刮LED光固化塑料涂料制备方法，属于水性涂料领域。
背景技术
随着科技的发展，塑料制品已广泛应用于家电、办公设备、交通车辆、建材等各行各业，成为国民经济和国防建设不可或缺的重要材料。虽然塑料用途广泛，但本身也存在一些缺陷，在加工成型中也会产生一些缺陷，因此塑料表层常被涂饰，这样不仅可以赋予塑料制品一定的光泽和特殊的颜色，使其拥有良好的外观，还能起到保护、遮蔽缺陷的作用，提高塑料的耐候、耐溶剂，耐划伤等性能，延长塑料的使用寿命。水性涂料具有低VOC，绿色环保的特征， 但缺点就是水的蒸发潜热高，易受湿度的影响，施工时对塑料表面结晶度的要求很高。水的溶解度和表面张力高，对基材和颜料的润湿性较差，附着力受到很大限制。针对上述问题，本发明提供的强附着力耐刮擦水性塑料涂料可以很好的改善上述问题，制得的塑料涂层能与塑料基材很好的结合，有效的提升了附着力，此外涂层还具有很好的疏水性能，硬度较高，耐刮擦，可有效的保护塑料制品。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水性耐刮LED光固化塑料涂料及其制备方法。本发明制备的水性涂料具有超强的附着能力、优良的耐刮擦、疏水性能以及低VOC含量、无异味的特征，不仅减小了施工难度，降低了对施工人员和环境的毒害，而且达到了溶剂型涂料才能达到的饱满、高光泽的效果。分子中的硅可有效的增强产品的抗刮擦能力，磷酸基团可增强涂层的硬度和与基材的附着能力，使涂料与塑料等紧密结合。改性多功能树脂，本身有很好的水溶性，一物多用，合成简单，极大地降低了涂料的制备成本，成型后的涂层的在各方面的性能如附着力、硬度、抗刮擦、疏水性、耐黄变，耐溶剂等均比传统的涂料更出色。
一种水性耐刮LED光固化塑料涂料，配方由改性多功能树脂70-90份、光引发剂4-6份、助溶剂3-5份、色浆5-7份、填料4-6份和去离子水组成。
其中所述的强附着力耐刮擦水性塑料涂料，由以下步骤制备：
a）、改性多功能树脂的制备：将异佛尔酮二异氰酸酯加入到端羟基不饱和的氨基丙烯酸类物质中，在装有温度计、磁力搅拌、回流装置的反应容器中加入亲水性引发剂通入氮气，开启搅拌并升温到80℃，在回流状态下将含硅类物质50%加入到反应瓶，再加入偶氮二异丁氰搅拌保温10min，滴加剩余的硅类物质，搅拌5min,再加入含磷酸基团的单体升温至90℃，在此温度下反应4h，降温至50℃左右，并加入中和剂调制中性。得到水溶性改性多功能树脂。
b）、一种水性耐刮LED光固化塑料涂料的制备：在容器中加入改性多功能树脂、助溶剂、色浆、填料搅拌均匀后加入光引发剂，最后加入去离子水搅拌成粘稠的均一流体，然后置于50℃水浴加热10min，过滤即可得到所述的改性多功能树脂水性涂料。
所用的端羟基不饱和的氨基丙烯酸类物质为氨基丙烯酸酯、3-羟基2-氨基丙烯酸酯、乙基-3-(N,N-二甲氨基)丙烯酸酯、氨基甲酰聚乙二醇酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯中的一种或几种的组合。
所用的磷酸基团的单体为磷酸胺、2-羟基甲基丙烯酸磷酸酯、甲基丙烯酸酯、3-丁基羟基丙烯酸酯中的一种或几种的组合。
所用的硅类物质为3-氨丙基三羟基硅烷、三苯基羟基硅烷、二苯基二羟基硅烷、二羟基二硅烷2-氨丙基三羟基硅中的一种或几种的组合。
所用的填料为钛白粉、云母粉、滑石粉、硫酸钡中的一种或几种的组合。
所用的引发剂为水溶性的亚硫酸钠、硫代硫酸钠、多元醇及多元胺过氧类过氧化二特丁基、过氧化二异丙苯和光引发自由基类2-甲基-1-（4-甲硫基苯基）-2-咖啡基-1-丙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-而苯基氧化膦、1-羟基环己基苯基甲酮的一种或几种的组合。
所用的中和剂选自三乙胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、三乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺、氨水、氢氧化钠中的一种或几种。
所合成的改性树脂的分子量为20000-60000。
具体实施方式
实施例1
a）、改性多功能树脂的制备：将异佛尔酮二异氰酸酯（35份）加入到3-羟基2-氨基丙烯酸酯（60份）中，在装有温度计、磁力搅拌、回流装置的反应容器中加入硫代硫酸钠（4份），通入氮气，开启搅拌并升温到80℃，在回流状态下将3-氨丙基三羟基硅烷（20份）50%加入到反应瓶，再加入偶氮二异丁氰（10份）搅拌保温10min，滴加剩余的硅类物质，搅拌5min,再加入2-羟基甲基丙烯酸磷酸酯（40份）升温至90℃，在此温度下反应4h，降温至50℃左右，并加入中和剂三乙胺调至中性。得到水溶性改性多功能树脂。
b）、一种水性耐刮LED光固化塑料涂料的制备：在容器中加入改性多功能树脂（80份）、助溶剂（4份）、色浆（4份）、填料（4份）搅拌均匀后加入光引发剂（3份），最后加入去离子水搅拌成粘稠的均一流体，然后置于50℃水浴加热10min，过滤即可得到所述的强附着力耐刮擦水性塑料涂料coating-1。将此涂料喷涂到清洁好的塑料表面， 常温下放置5min, 红外流平9-12min, LED光固化1-2min，得到的10g/m2的涂层，硬度2H，用500g的金属块状物90cm，撞击涂层，涂层没有变化；涂层置于80℃的热水中，3h无变化。
实施例2
a）、改性多功能树脂的制备：将异佛尔酮二异氰酸酯（35份）加入到乙基-3-(N,N-二甲氨基)丙烯酸酯（60份）中，在装有温度计、磁力搅拌、回流装置的反应容器中加入硫代硫酸钠（4份），通入氮气，开启搅拌并升温到80℃，在回流状态下将3-氨丙基三羟基硅烷（20份）50%加入到反应瓶，再加入偶氮二异丁氰（10份）搅拌保温10min，滴加剩余的硅类物质，搅拌5min,再加入甲基丙烯酸酯升温至90℃，在此温度下反应4h，降温至50℃左右，并加入中和剂调至中性。得到水溶性改性多功能树脂。
b）、一种水性耐刮LED光固化塑料涂料：在容器中加入改性多功能树脂（80份）、助溶剂（4份）、色浆（4份）、填料（4份）搅拌均匀后加入光引发剂（3份），最后加入去离子水搅拌成粘稠的均一流体，然后置于50℃水浴加热10min，过滤即可得到所述的水性耐刮LED光固化塑料涂料coating-2。将此涂料喷涂到清洁好塑料表面，常温下放置5min,红外流平9-12min, LED光固化1-2min，得到的10g/m2的涂层，硬度2H，用500g的金属块状物90cm，撞击涂层，涂层没有变化；涂层置于80℃的热水中，2.5h无变化。
实施例3
a）、改性多功能树脂的制备：将异佛尔酮二异氰酸酯（35份）加入到氨基甲酰聚乙二醇酯（60份）中，在装有温度计、磁力搅拌、回流装置的反应容器中加入硫代硫酸钠（4份），通入氮气，开启搅拌并升温到80℃，在回流状态下将3-氨丙基三羟基硅烷（20份）50%加入到反应瓶，再加入偶氮二异丁氰（10份）搅拌保温10min，滴加剩余的硅类物质，搅拌5min,再加入甲基丙烯酸酯（40份）升温至90℃，在此温度下反应4h，降温至50℃左右，并加入中和剂调至中性，得到水溶性改性多功能树脂。
b）、水性耐刮LED光固化塑料涂料：在容器中加入改性多功能树脂（80份）、助溶剂（4份）、色浆（4份）、填料（4份）搅拌均匀后加入光引发剂（3份），最后加入去离子水搅拌成粘稠的均一流体，然后置于50℃水浴加热10min， 过滤即可得到所述的一种水性耐刮LED光固化塑料涂料coating-3。将此涂料喷涂到清洁好塑料表面，常温下放置5min,红外流平9-12min, LED光固化1-2min，得到的10g/m2的涂层，硬度2H，用500g的金属块状物90cm，撞击涂层，涂层没有变化；涂层置于80℃的热水中，2.3h无变化。
下表为实施案例1-3制备的水性涂料涂料的测试结果。
Figure DEST_PATH_IMAGE001
由上表可见，本发明涂料具有耐刮擦性、很好的耐水性、耐黄变性等特征，可有效的提升塑料制品的寿命。

Claims (9)

1.一种水性耐刮LED光固化塑料涂料的制备，其特征在于：配方中的改性多功能树脂70-90份、光引发剂4-6份、助溶剂3-5份、色浆5-7份、填料4-6份和去离子水组成；其中所述的改性多功能树脂，由以下步骤制备：
a）、改性多功能树脂的制备：将异佛尔酮二异氰酸酯加入到端羟基不饱和的氨基丙烯酸类物质中，在装有温度计、磁力搅拌、回流装置的反应容器中加入亲水性引发剂通入氮气，开启搅拌并升温到80℃，在回流状态下将含硅类物质50%加入到反应瓶，再加入偶氮二异丁氰搅拌保温10min, 滴加剩余的硅类物质, 搅拌5min, 再加入含磷酸基团的单体升温至90℃，在此温度下反应4h，降温至50℃左右，并加入中和剂调至中性，得到水溶性改性多功能树脂；
b）、水性耐刮LED光固化塑料涂料的制备：在容器中加入改性多功能树脂、助溶剂、色浆、填料搅拌均匀后加入光引发剂，最后加入去离子水搅拌成粘稠的均一流体，然后置于50℃水浴加热10min，过滤即可得到所述的强附着力耐刮擦水性塑料涂料。
2.根据权利要求1所述的一种水性耐刮LED光固化塑料涂料，其特征在于所用的端羟基不饱和的氨基丙烯酸类物质为氨基丙烯酸酯、3-羟-2-氨基丙烯酸酯、乙基-3-(N,N-二甲氨基)丙烯酸酯、氨基甲酰聚乙二醇酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯中的一种或几种的组合。
3.根据权利要求1所述的一种水性耐刮LED光固化塑料涂料，其特征在于所用的磷酸基团的单体为磷酸胺、2-羟基甲基丙烯酸酯磷酸酯、甲基丙烯酸酯、3-丁基羟基丙烯酸酯中的一种或几种的组合。
4.根据权利要求1所述的一种水性耐刮LED光固化塑料涂料，其特征在于所用的硅类物质为3-氨丙基三羟基硅烷、三苯基羟基硅烷、二苯基二羟基硅烷、二羟基二硅烷2-氨丙基三羟基硅中的一种或几种的组合。
5.根据权利要求1所述的一种水性耐刮LED光固化塑料涂料，其特征在于所述的填料为钛白粉、云母粉、滑石粉、硫酸钡中的一种或几种的组合。
6.根据权利要求1所述的一种水性耐刮LED光固化塑料涂料，其特征在于所述的引发剂为水溶性的亚硫酸钠、硫代硫酸钠、多元醇及多元胺过氧类过氧化二特丁基、过氧化二异丙苯和光引发自由基类2-甲基-1-（4-甲硫基苯基）-2-咖啡基-1-丙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-而苯基氧化膦、1-羟基环己基苯基甲酮的一种或几种的组合。
7.根据权利要求1所述的一种水性耐刮LED光固化塑料涂料，其特征在于所述中和剂选自三乙胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、三乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺、氨水、氢氧化钠中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的一种水性耐刮LED光固化塑料涂料，其特征在于所改性树脂的分子量为20000-60000。
9.根据权利要求1所述的水性耐刮LED光固化塑料涂料在塑料涂料领域中的应用。
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