CN113652164B

CN113652164B - 一种长重涂间隔时间的水性加色uv涂料及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN113652164B
Application number: CN202110920272.3A
Authority: CN
Inventors: 刘少宇; 胡江天; 吴纯超
Original assignee: Shanghai Kinlita Chemical Co ltd
Current assignee: Shanghai Kinlita Chemical Co ltd
Priority date: 2021-08-11
Filing date: 2021-08-11
Publication date: 2022-07-19
Anticipated expiration: 2041-08-11
Also published as: CN113652164A

Abstract

本发明公开了一种长重涂间隔时间的水性加色UV涂料,包括如下A、B两组组分，通过将A、B组分混合后形成的水性加色UV涂料在ABS、PC基材或金属基材上应用时，可以有效延长重涂间隔时间至48小时，其涂料的VOC为200‑260g/L也符合环保要求。克服了传统的喷涂溶剂型UV加色涂料其VOC已经不能满足GB/T30981‑2020中≤550g/L的要求和现有的水性UV加色涂料重涂间隔时间过短的缺陷。

Description

一种长重涂间隔时间的水性加色UV涂料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及水性UV领域，具体涉及一种长重涂间隔时间的水性加色UV涂料及其制备方法和应用。

背景技术

在电子产品塑料机壳的应用上，UV加色涂料的固化效率比聚氨酯,丙烯酸类涂料提高很多，UV涂料经过60℃的5-10分钟热流平后，经20-50秒的UV灯照射后即完成固化，可达到客户性能要求。而聚氨酯或丙烯酸类涂料还需在60℃下，6小时加烤后，其固化程度才能达到客户的性能要求。

重涂性和重涂间隔时间是涂料涂装过程的重要性能之一，如涂装后涂料表面有颗粒，毛屑等不良时，通过打磨后，涂上同一种涂料，可有效提高良品率，节省客户成本。

随着GB/T30981-2020的发布，传统的喷涂溶剂型UV加色涂料其VOC已经不能满足GB/T30981-2020中≤550g/L的要求。

为此很多涂料企业开发了水性加色UV涂料，然而现有技术的水性加色UV涂料重涂间隔时间一般≤24hrs，这就要求客户在涂装后24hrs内挑出不良品，完成打磨，重涂等工作，由于24hrs间隔时间周期短，单位时间内完成重涂的产品数量少，降低了客户的生产效率，不利于提高客户的效益。

发明内容

为了克服现有的水性加色UV涂料在重涂间隔时间上的不足，本发明的目的在于提供一种重涂间隔时间更长的水性加色UV涂料及其制备方法和应用。以有效地提升涂料在施工现场的应用性，提高客户效益。

为了实现本发明的目的，所采用的技术方案是：

一种长重涂间隔时间的水性加色UV涂料,包括如下A、B两组组分，其中，按重量百分比计算，所述A组分当中包括如下组分：

高官能度UV树脂分散体40-55％；

低官能度UV树脂分散体5-10％；

水性聚氨酯分散体15-20％；

光引发剂2-4％；

成膜助剂3-6％；

消光粉1-3％；

润湿流平剂0.1-0.5％；

消泡剂0.1-0.5％；

增稠剂0.05-0.3％；

防沉剂0.5-2％；

银粉1-5％；

分散剂0.1-1％；

PH调节剂0.1-0.3％；

稀释剂1-10％；

所述B组分为100％的交联剂。

在本发明的一个优选实施例中，所述的高官能度UV树脂分散体为8官能度以上的UV树脂分散体。

进一步地，所述高官能度UV树脂分散体优选为脂肪族聚氨酯丙烯酸分散体。

提供涂料主要的物理，化学性能。具有硬度高，耐磨好，耐化性好的特点。该树脂为锐石化学的RS7910,RS7915,RS7916。

在本发明的一个优选实施例中，所述的低官能度UV树脂分散体为3-6官能度的UV树脂分散体。

增加涂料的柔韧性，防止固化时开裂，为锐石化学的RS7609，RS7611。

在本发明的一个优选实施例中，所述的水性聚氨酯分散体为在ABS或PC素材上附着力好，易重涂，表干快，银粉排列好的树脂。

增加在塑料基材上的附着力，易消光，易重涂，银粉排列好。可以为DSM的R-2203，E-123。

进一步地，所述水性聚氨酯分散体优选为DSM的R-2203。

在本发明的一个优选实施例中，所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、二苯基-(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧磷、2-(4-甲基苄基)-2-(二甲基氨基)-1-(4-吗啉苯基)-1-丁酮中的任意一种或者几种。

引发剂分子在紫外光区(250-400nm)或可见光区(400-800nm)有一定吸光能力，在直接或间接吸收光能后，引发剂分子从基态跃迁到激发单线态，经系间窜跃至激发三线态；在激发单线态或三线态经历单分子或双分子化学作用后，产生能够引发单体聚合的活性基团。可以为巴斯夫的1173，TPO,379。

在本发明的一个优选实施例中，所述成膜助剂为二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、乙醇或异丙醇中的任意一种或者几种。

在本发明的一个优选实施例中，所述消光粉为气相二氧化硅。

在本发明的一个优选实施例中，所述润湿流平剂为有机硅表面改性剂或聚醚硅氧烷共聚物中的任意一种或者几种。

可以提高涂料在素材上的润湿能力，提供涂料的流平性。

为涂料提供防沉防流挂，喷涂易雾化，流平好。

在本发明的一个优选实施例中，所述消泡剂为破泡聚硅氧烷聚合物、八甲基环四硅氧烷或聚醚矽氧烷共聚物中的一种或者几种。

在本发明的一个优选实施例中，所述增稠剂为聚氨酯型增稠剂。

在本发明的一个优选实施例中，所述防沉剂为改性乙烯-醋酸乙烯共聚物。

为涂料提供防沉防流挂，银粉的定向性，防止喷涂时出现发花，色斑的现象，避免储存过程中出现硬沉淀，结块,返粗。

在本发明的一个优选实施例中，所述银粉为钝化处理的水性银粉。

进一步地，优选为为市售的粒径在15um的钝化处理银粉，质量固含量在65％。

在本发明的一个优选实施例中，所述的分散剂为水性高分子量化合物。

进一步地，优选为填料如毕克的BYK-192，填料提供好的分散性，防沉性。

在本发明的一个优选实施例中，所述PH调节剂为二甲基乙醇胺。

在本发明的一个优选实施例中，所述稀释剂为去离子水。

在本发明的一个优选实施例中，所述B组分中交联剂为可以与羧基反应的交联剂。

在本发明的一个优选实施例中，所述A组分与B组分的混合质量比例为100:2。

交联剂与水性分散体中的羧基反应，增加耐磨，耐化性。重涂时交联剂与面漆和底漆中分散体的羧基同时反应，产生化学键键合，层间附着力牢固。同时A，B组分混合后，活化期长，达到8hrs以上。

一种长重涂间隔时间的水性加色UV涂料的制备方法，包括如下步骤：

将所述银粉当中加入一部分去离子水，后再400-700r/min速度下边搅拌边缓慢加入所述分散剂进行分散待用；

将所述高官能度UV树脂分散体加入另一分散缸中后加入剩余去离子水，在300-500r/min边搅拌边缓慢加入所述消泡剂、润湿流平剂、成膜助剂、防沉剂和低官能度UV树脂，并在1100-1500r/min速度下继续分散得第一粗液；

在300-500r/min速度下边搅拌边在所述第一粗液中缓慢加入所述水性聚氨酯分散体、光引发剂、消光粉，后在1000-1300r/min转速下分散至细度≤12um得第二粗液；

在300-500r/min速度下在所述第二粗液中边搅拌边缓慢加入所述PH调节剂来调节涂料PH值在8-8.5范围后加入水性银浆，加入所述增稠剂调节粘度在60-70KU@25℃后过滤得所述A组分；

后将所述A组分与B组分按比例混合后待用。

一种长重涂间隔时间的水性加色UV涂料的应用，所述应用具体为：

将所述A组分与B组分按比例混合后，用去离子水稀释，稀释终点为：25℃时BYK察恩杯EZ3#，12-25秒，在50-60℃下流平10-15mins,在800-1000mj/cm²，100-200mw/cm²条件下固化，干膜膜厚13-18um后喷涂使用。

在本发明的一个优选实施例中，所述喷涂为手工喷涂、Spindle喷涂或往复机喷涂。

在本发明的一个优选实施例中，所述喷涂于ABS或PC基材前，所述基材表面先进行除油和除尘处理。

在本发明的一个优选实施例中，所述喷涂的操作环境为20℃-28℃，55％-70％相对湿度。

在本发明的一个优选实施例中，所述喷涂当然基材为金属基材时结合底漆一同使用，所述底漆为水性油性高温烤漆、水性油性环氧底漆或水性油性聚氨酯底漆。

本发明的有益效果在于：

本发明的水性加色UV涂料在ABS、PC基材或金属基材上应用时，可以有效延长重涂间隔时间至48小时，其涂料的VOC为200-260g/L也符合环保要求。

附图说明

图1为附着力的检测示意图。

具体实施方式

以下实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供了一种长重涂间隔时间的水性加色UV涂料，包括以下组分，按重量百分比计：

A组分：高官能度UV树脂分散体40-55％，低官能度UV树脂分散体5-10％，水性聚氨酯分散体15-20％，光引发剂2-4％，成膜助剂3-6％，消光粉1-3％，润湿流平剂0.1-0.5％，消泡剂0.1-0.5％，增稠剂0.05-0.3％，防沉剂0.5-2％，银粉1-5％，分散剂0.1-1％，PH调节剂0.1-0.3％，稀释剂1-10％。

B组分：交联剂

高官能度UV树脂分散体为主要成膜树脂，该树脂固含40-50％，为聚氨酯丙烯酸酯类型，提供涂料主要的物理，化学性能。具有硬度高，耐磨好，耐化性好的特点。该树脂可以为锐石化学的RS7910,RS7915,RS7916。

低官能度UV树脂分散体为3-6官能度的聚氨酯丙烯酸酯分散体，增加涂料的柔韧性，防止固化时开裂，可以为锐石化学的RS7609，RS7611。

水性聚氨酯分散体固含为35-45％，提供涂料的表干速度，增加在塑料基材上的附着力，易消光，易重涂，银粉排列好。可以为DSM的R-2203，E-123。

光引发剂为UV涂料的交联剂，引发剂分子在紫外光区(250-400nm)或可见光区(400-800nm)有一定吸光能力，在直接或间接吸收光能后，引发剂分子从基态跃迁到激发单线态，经系间窜跃至激发三线态；在激发单线态或三线态经历单分子或双分子化学作用后，产生能够引发单体聚合的活性基团。可以为巴斯夫的1173，TPO,379。

成膜助剂为市售的DPM(二丙二醇甲醚)，DPNB(二丙二醇丁醚)，DB(二乙二醇丁醚)，PM(丙二醇甲醚)中的一种或者几种。

消光粉为气相二氧化硅，为东曹的E-1011。

润湿流平剂可以提高涂料在素材上的润湿能力，提供涂料的流平性。为迪高的4100，毕克的BYK-3456。

消泡剂为毕克的BYK-024,BYK-019,迪高的902W,810。

增稠剂为涂料提供防沉防流挂，喷涂易雾化，流平好。为海明斯德谦的299。

防沉剂为涂料提供防沉防流挂，银粉的定向性，防止喷涂时出现发花，色斑的现象，避免储存过程中出现硬沉淀，结块,返粗。为毕克的BYK-8421。

银粉为市售的粒径在15um的钝化处理银粉，质量固含量在65％。

分散剂为颜料，填料提供好的分散性，防沉性。为毕克的BYK-192。

PH调节剂为市售的二甲基乙醇胺DMEA，调节涂料的PH值。

长重涂间隔时间的水性加色UV涂料的VOC为200-260g/L。

稀释剂为去离子水。

B组分交联剂为市售的碳化二亚胺，氮丙啶中的一种。

本发明还提供了水性加色UV涂料制备方法，包含以下步骤：

水性加色UV涂料A组分制备方法如下：

1.将银粉制备成银浆，银粉加入，加入去离子水，400-700r/min边搅拌边缓慢加入分散剂，分散10分钟，停止分散，浸泡30分钟后。继续400-700r/min,分散10分钟，备用。

2.将高官能度UV树脂分散体加入分散缸中，加入去离子水，300-500r/min边搅拌边缓慢加入消泡剂，润湿流平剂，成膜助剂，防沉剂，低官能度UV树脂1100-1500r/min分散20分钟。

3.将分散机转速调节至300-500r/min,边搅拌边缓慢加入水性聚氨酯分散体，光引发剂，消光粉，在1000-1300r/min转速下分散15-20分钟，检测细度≤12um，合格。

4.将分散机转速调节至300-500r/min,边搅拌边缓慢加入PH调节剂，调节涂料PH值在8-8.5范围，加入水性银浆，加入增稠剂调节粘度在60-70KU@25℃。75um过滤网过滤，A组分制备完成。

水性加色UV涂料B组分制备方法如下：

将交联剂按需分装，B组分制备完成。

本发明还提供了一种长重涂间隔时间的水性加色UV涂料在ABS塑料基材上的应用，一种长重涂间隔时间的水性加色UV涂料A组分和B组份按质量份100：2混合，用去离子水稀释至BYK察恩杯EZ3#@25℃，15秒，在26℃，65％相对湿度下喷涂于ABS基材上，在60℃下流平10mins,在850mj/cm²，180mw/cm²条件下固化，干膜膜厚14-16um。

具体实施例如下：

实施例1

A组分：高官能度UV树脂分散体50％，低官能度UV树脂分散体10％，水性聚氨酯分散体20％，光引发剂3％，成膜助剂3％，消光粉2％，润湿流平剂0.5％，消泡剂0.2％，增稠剂0.1％，防沉剂1％，水性银浆8％，PH调节剂0.2％，稀释剂2％。

实施例1水性银浆的组成如下表1所示：

表1

上述水性银浆制备方法如下：

1.银粉加入分散缸，加入去离子水，400r/min边搅拌边缓慢加入分散剂，分散10分钟。

2.停止分散，浸泡30分钟后。继续400r/min,分散10分钟，备用。

对比例实施例2水性加色UV涂料A组分如表2所示：

表2

对比例水性加色UV涂料A组分制备方法如下：

1.将高官能度UV树脂分散体加入分散缸中，加入去离子水，500r/min边搅拌边缓慢加入消泡剂，润湿流平剂，成膜助剂，防沉剂，低官能度UV树脂，800r/min分散20分钟。

2.将分散机转速调节至300r/min,边搅拌边缓慢加入水性聚氨酯分散体，光引发剂，消光粉，在1000r/min转速下分散20分钟，检测细度≤12um，合格。

3.将分散机转速调节至500r/min,边搅拌边缓慢加入PH调节剂，调节涂料PH值在8.3，加入银浆，加入增稠剂调节粘度在65KU@25℃。75um过滤网过滤，制备完成。

4.将所述A组分用去离子水稀释至25℃时BYK察恩杯EZ3#，12-25秒，在60℃下流平10mins,在800-1000mj/cm²，100-200mw/cm²条件下固化，干膜膜厚13-18um。

实施例3的水性加色UV涂料A组分如下表3所示

表3

水性加色UV涂料A组分制备方法如下：

实施例4水性加色UV涂料A组分如下表4所示

表4

与实施例3相比，本实施例去离子水降低至6.7，防沉剂降低至1.2，水性聚氨酯分散体增加15％，增稠剂降低至0.2。

上述长重涂间隔时间的水性加色UV涂料A组分与实施例3制备方法相同。

实施例5水性加色UV涂料A组分如下表5所示：

表5

与实施例3相比，本实施例的水性聚氨酯分散体增加至20％，去离子水减少至2％，防沉剂减少至1％，增稠剂减少至0.1。

以上各实施例和对比实施例的水性加色UV涂料B组分如下表6所示：

表6

将对比例实施例2，实施例3至实施例5按以下指标测试性能，结果如表7所示：

表7

其中，附着力测试说明如图1所示，其中以5B为最佳。

涂膜性能测试结果如表8所示：

表8

从以上测试结果可得，本发明的实施例3-5在外观，硬度，RCA，附着，高温高湿，水煮，MEK等性能上满足测试要求。

其中实施例5在重涂间隔时间上表现最为优秀，满足测试要求。

本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和等同替换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims

1.一种长重涂间隔时间的水性加色UV涂料,包括如下A、B两组组分，其特征在于，按重量百分比计算，所述A组分当中包括如下组分：

高官能度UV树脂分散体40-55%；

低官能度UV树脂分散体5-10%；

水性聚氨酯分散体15-20%；

光引发剂2-4%；

成膜助剂3-6%；

消光粉1-3%；

润湿流平剂0.1-0.5%；

消泡剂0.1-0.5%；

增稠剂0.05-0.3%；

防沉剂0.5-2%；

银粉1-5%；

分散剂0.1-1%；

pH调节剂0.1-0.3%；

稀释剂1-10%；

所述B组分为100%的交联剂；

所述水性聚氨酯分散体为固含为35-45%，在ABS或PC素材上附着力好，易重涂，表干快，银粉排列好的树脂；

所述的高官能度UV树脂分散体为8官能度以上的UV树脂分散体；

所述的低官能度UV树脂分散体为3-6官能度的UV树脂分散体；

所述稀释剂为去离子水；

所述B组分中交联剂为可以与羧基反应的交联剂；

所述水性加色UV涂料由如下方式制备而成：

在所述银粉当中加入1.3-2倍银粉质量的去离子水，在400-700r/min速度下边搅拌边缓慢加入所述分散剂进行分散得到水性银浆待用；

将所述高官能度UV树脂分散体加入另一分散缸中后加入剩余去离子水，在300-500r/min边搅拌边缓慢加入所述消泡剂、润湿流平剂、成膜助剂、防沉剂和低官能度UV树脂分散体，并在1100-1500r/min速度下继续分散得第一粗液；

在300-500r/min速度下边搅拌边在所述第一粗液中缓慢加入所述水性聚氨酯分散体、光引发剂、消光粉，后在1000-1300r/min转速下分散至细度≤12μm得第二粗液；

在300-500r/min速度下在所述第二粗液中边搅拌边缓慢加入所述pH调节剂来调节涂料pH值在8-8.5范围后加入所述水性银浆，加入所述增稠剂调节粘度在60-70KU@25℃后过滤得所述A组分；

后将所述A组分与B组分按比例混合后待用。

2.如权利要求1所述的一种长重涂间隔时间的水性加色UV涂料,其特征在于，

所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、二苯基-(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧磷、 2-(4-甲基苄基)-2-(二甲基氨基)-1-(4-吗啉苯基)-1-丁酮中的任意一种或者几种；

所述成膜助剂为二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、乙醇、异丙醇中的任意一种或者几种；

所述消光粉为气相二氧化硅；

所述润湿流平剂为有机硅表面改性剂；

消泡剂为破泡聚硅氧烷聚合物、八甲基环四硅氧烷或聚醚硅氧烷共聚物中的一种或者几种；

所述增稠剂为聚氨酯型增稠剂；

所述防沉剂为改性乙烯-醋酸乙烯共聚物；

银粉为钝化处理的水性银粉；

分散剂为水性高分子量化合物；

pH调节剂为二甲基乙醇胺。

3.如权利要求1所述的一种长重涂间隔时间的水性加色UV涂料,其特征在于，所述A组分与B组分的混合质量比例为100:2。

4.如权利要求1-3当中任意一项所述的一种长重涂间隔时间的水性加色UV涂料的应用，其特征在于，所述应用具体为：

将所述A组分与B组分按比例混合后，用去离子水稀释，稀释终点为： 25℃时BYK察恩杯EZ3#，12-25秒，后喷涂于基材上；

在50-60℃下流平10-15mins,在800-1000mj/cm²，100-200mw/cm²条件下固化，干膜膜厚13-18μm。

5.如权利要求4所述的一种长重涂间隔时间的水性加色UV涂料的应用，其特征在于，所述喷涂为手工喷涂、Spindle喷涂或往复机喷涂；

所述喷涂当基材为ABS或PC基材时，所述基材表面先进行除油和除尘处理；

所述喷涂的操作环境为20℃-28℃，55%-70%相对湿度。

6.如权利要求4所述的一种长重涂间隔时间的水性加色UV涂料的应用，其特征在于，所述喷涂当基材为金属基材时结合底漆一同使用，所述底漆可为水性/油性高温烤漆、水性/油性环氧底漆或水性/油性聚氨酯底漆。