CN113956762A - 一种金属卷材uv固化涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种金属卷材UV固化涂料及其制备方法。本发明提供的金属卷材UV固化涂料，由包括以下质量份组分的原料制得：15～30份磷酸酯改性聚酯，15～20份聚氨酯丙烯酸酯，5～18份UV丙烯酸单体，6～8份光引发剂，0.5～1份润湿分散剂，18～25份钛白粉，3～5份滑石粉填料，0.5～1份流平剂，0.5～0.8份消泡剂。本发明将特定磷酸酯改性聚酯与特定的高官能度聚氨酯丙烯酸酯搭配，并与UV丙烯酸单体、光引发剂、润湿分散剂、钛白粉、滑石粉填料、流平剂和消泡剂以一定比例搭配，所得涂料对金属卷材具有优异的附着力，同时成膜后具有良好的柔韧性、表面硬度、T弯性能及抗冲击性能。

Description

一种金属卷材UV固化涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料领域，特别涉及一种金属卷材UV固化涂料及其制备方法。

背景技术

马口铁又名镀锡铁，是电镀锡薄钢板的俗称，是指两面镀有纯锡的冷轧低碳薄钢板或钢带。其中，锡主要起防止腐蚀与生锈的作用。它将钢的强度及成型性与锡的耐蚀性、锡焊性和美观的外表结合于一种材料之中，具有耐腐蚀、无毒、强度高、延展性好的特性。因其抗氧化性强，且款式多样、印刷精美，马口铁包装容器深受广大客户喜爱，广泛应用于食品包装、医药品包装、日用品包装、仪器仪表包装、工业品包装等方面。

由于马口铁印刷品最终要制成食品罐头、玩具、金属相架以及化工产品的桶、罐等，需经剪裁、折弯和拉伸工艺，因而要求印刷油墨对马口铁有较好的附着力和相应的机械性能。

为了提高印刷油墨的附着力，印刷前首先需要对马口铁进行白色打底(涂白或印白，白色打底所用油墨又称白墨或白可丁)。白色是一切画面的基色，有很高的明度，加入其它高能度的色相以后，能提高各色相明度而形成色阶。

目前，用于马口铁印刷的白可丁主要以传统热固化手段为主，这种固化过程伴有大量的溶剂挥发，消耗溶剂量大、固化时间较长，同时溶剂挥发对产品使用者或制造者产生危害，是一种十分不环保的方法；另外，现有白可丁还存在对卷材附着力差、柔韧性差、抗冲击性差的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种金属卷材UV固化涂料及其制备方法。本发明提供的金属卷材UV固化涂料能够有效提高对卷材的附着力、柔韧性及抗冲击性能，同时较为环保。

本发明提供了一种金属卷材UV固化涂料，由包括以下质量份组分的原料制得：

优选的，所述磷酸酯改性聚酯为昊辉HT7204。

优选的，所述聚氨酯丙烯酸酯的官能度为3官，数均分子量为1000。

优选的，所述聚氨酯丙烯酸酯为HP6309；

所述UV丙烯酸单体为丙烯酸异冰片酯和/或二丙二醇二丙烯酸酯。

优选的，所述光引发剂选自光引发剂819、光引发剂TPO和光引发剂184中的一种或几种。

优选的，所述钛白粉的粒度为280～450nm；所述滑石粉的粒度为5000～10000目。

优选的，所述润湿分散剂选自路博润24000、路博润36000和BYK168中的一种或几种。

优选的，所述流平剂包括BYK333和BYK432中的一种或几种；

所述消泡剂包括TEGO90N和BYK306中的一种或几种。

本发明还提供了一种上述技术方案中所述的金属卷材UV固化涂料的制备方法，包括以下步骤：

a)将磷酸酯改性聚酯、聚氨酯丙烯酸酯、光引发剂、润湿分散剂、钛白粉、滑石粉填料、流平剂和消泡剂混合，得到混合料；

b)对所得混合料研磨轧制，得到细料；

c)将所述细料与UV丙烯酸单体混合，得到金属卷材UV固化涂料。

优选的，所述步骤b)中，研磨轧制至细料的细度＜8μm。

本发明提供的金属卷材UV固化涂料，将特定磷酸酯改性聚酯与特定的高官能度聚氨酯丙烯酸酯搭配，并与UV丙烯酸单体、光引发剂、润湿分散剂、钛白粉、滑石粉填料、流平剂和消泡剂以一定比例搭配，所得涂料对金属卷材具有优异的附着力，同时成膜后具有良好的柔韧性，使T弯性能提高，表面硬度提高，并具有良好的抗冲击性能，能够达到卷材涂料的性能要求。而且，本发明提供的涂料为UV固化型涂料，没有大量有机溶剂，能够克服传统热固化溶剂挥发造成危害的问题，较为环保。

试验结果表明，本发明提供的金属卷材UV固化涂料，固化能量在600mj/cm²以下、表现出较快的固化速度；成膜后附着力等级达到3B以上，表现出较好的附着性；耐丁酮测试达到80次以上，表现出良好的耐化性；经抗冲击测试，无裂痕、难脱落或仅轻微脱落，表现出较好的抗冲击性能；表面硬度达到H以上；T弯测试结果在3T以下，表现出良好的T弯性能。

具体实施方式

本发明提供了一种金属卷材UV固化涂料，由包括以下质量份组分的原料制得：

本发明提供的金属卷材UV固化涂料，将特定磷酸酯改性聚酯与特定的高官能度聚氨酯丙烯酸酯搭配，并与UV丙烯酸单体、光引发剂、润湿分散剂、钛白粉、滑石粉填料、流平剂和消泡剂以一定比例搭配，所得涂料对金属卷材具有优异的附着力，同时成膜后具有良好的柔韧性，使T弯性能提高，表面硬度提高，并具有良好的抗冲击性能，能够达到卷材涂料的性能要求。而且，本发明提供的涂料为UV固化型涂料，没有大量有机溶剂，能够克服传统热固化溶剂挥发造成危害的问题，较为环保。

本发明中，所述磷酸酯改性聚酯优选为昊辉HT7204，由广东昊辉新材料公司提供。相比于改性环氧、聚酯丙烯酸酯及其它磷酸酯改性聚酯或聚酯磷酸酯，本发明采用特定的昊辉HT7204，与本发明体系其它组分结合，能够提高对未处理金属卷材的附着结合力。本发明中，所述磷酸酯改性聚酯的用量为15～30份，具体可为15份、16份、17份、18份、19份、20份、21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份、29份、30份。

本发明中，所述聚氨酯丙烯酸酯优选为如下种类：官能度为3官，数均分子量为1000。若官能度过低，则影响固化速率、成膜硬度不足，而固化慢导致效率低，硬度不足则耐刮伤、耐化性差；若官能度过高则脆性增加，印铁后抗冲击差，收缩大导致附着不足。本发明中，更优选的，所述聚氨酯丙烯酸酯为HP6309，由广东昊辉新材料公司提供。本发明中，所述聚氨酯丙烯酸酯的用量为15～20份，具体可为15份、16份、17份、18份、19份、20份。

本发明中，所述UV丙烯酸单体优选为丙烯酸异冰片酯(即IBOA)和/或二丙二醇二丙烯酸酯(即DPGDA)，更优选为IBOA和DPGDA的混合物。与其它丙烯酸单体相比，本发明采用以上两种单体，能够提高漆膜附着力、同时有较高硬度，或者提高柔韧性。本发明中，所述UV丙烯酸单体的用量为5～18份，具体可为5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份。

更优选的，所述UV丙烯酸单体为：

UV丙烯酸单体IBOA 10～18份；

UV丙烯酸单体DPGDA 5～10份。

在本发明的一些实施例中，IBOA和DPGDA的混合物中，IBOA为13份、DPGDA为5份。

本发明中，所述光引发剂优选为光引发剂819、光引发剂TPO和光引发剂184中的一种或几种；更优选为光引发剂819、光引发剂TPO和光引发剂184的混合物。本发明中，所述光引发剂的用量为6～8份，具体可为6份、7份、8份。在本发明的一些实施例中，光引发剂819、光引发剂TPO和光引发剂184的混合物中，光引发剂819为0.5份、光引发剂TPO为3份、光引发剂184为4份。

本发明中，所述润湿分散剂优选为路博润24000、路博润36000和BYK168中的一种或几种。本发明中，所述润湿分散剂的用量为0.5～1份，具体可为0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1.0份。

本发明中，所述钛白粉优选为金红石型钛白粉，更优选为金红石型钛白粉RDI-S。本发明中，所述钛白粉的粒度优选为280～450nm。本发明中，所述钛白粉的用量为18～25份，具体可为18份、19份、20份、21份、22份、23份、24份、25份。

本发明中，所述滑石粉填料的粒度优选为5000～10000目，具体可为5000目、8000目、10000目。本发明中，所述滑石粉填料的用量为3～5份，具体可为3份、4份、5份。

本发明中，所述流平剂优选包括BYK333和BYK432中的一种或几种。本发明中，所述流平剂的用量为0.5～1份，具体可为0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1.0份。

本发明中，所述消泡剂优选包括TEGO90N和BYK306中的一种或几种。本发明中，所述消泡剂的用量为0.5～0.8份，具体可为0.5份、0.6份、0.7份、0.8份。

在本发明的一些实施例中，金属卷材UV固化涂料的原料包括：

在本发明的另一些实施例中，金属卷材UV固化涂料的原料包括：

在本发明的另一些实施例中，金属卷材UV固化涂料的原料包括：

本发明提供的金属卷材UV固化涂料，将特定磷酸酯改性聚酯与特定的高官能度聚氨酯丙烯酸酯搭配，并与UV丙烯酸单体、光引发剂、润湿分散剂、钛白粉、滑石粉填料、流平剂和消泡剂以一定比例搭配，所得涂料对金属卷材具有优异的附着力，同时成膜后具有良好的柔韧性，使T弯性能提高，表面硬度提高，并具有良好的抗冲击性能，能够达到卷材涂料的性能要求。而且，本发明提供的涂料为UV固化型涂料，没有大量有机溶剂，能够克服传统热固化溶剂挥发造成危害的问题，较为环保。

本发明还提供了一种上述技术方案中所述的金属卷材UV固化涂料的制备方法，包括以下步骤：

a)将磷酸酯改性聚酯、聚氨酯丙烯酸酯、光引发剂、润湿分散剂、钛白粉、滑石粉填料、流平剂和消泡剂混合，得到混合料；

b)对所得混合料研磨轧制，得到细料；

c)将所述细料与UV丙烯酸单体混合，得到金属卷材UV固化涂料。

其中，所述磷酸酯改性聚酯、聚氨酯丙烯酸酯、UV丙烯酸单体、光引发剂、润湿分散剂、钛白粉、滑石粉填料、流平剂和消泡剂的种类及用量等均与上述技术方案中所述一致，在此不再一一赘述。

关于步骤a)：所述混合优选在分散容器中进行，混合过程为搅拌混合。本发明中，所述搅拌的速率优选为200～500rpm，搅拌的时间优选为30～60min。经上述混合，各物料混合均匀，得到均匀混合的混合料，易于后续轧制的进行。

关于步骤b)：所述研磨轧制优选利用三辊机进行。本发明中，优选通过上述研磨轧制使物料细度达到＜8μm，从而得到细料。

关于步骤c)：所述混合过程优选为搅拌混合。本发明中，所述搅拌的速率优选为500～1000rpm，搅拌的时间优选为30～60min。先研磨轧制获得合格细料后，再将UV丙烯酸单体加入，使涂料粘度降至可滚涂范围(1000～3000cps/25℃)，并保证涂覆性和成膜性能。经上述混合，得到金属卷材UV固化涂料。

本发明提供的金属卷材UV固化涂料，将特定磷酸酯改性聚酯与特定的高官能度聚氨酯丙烯酸酯搭配，并与UV丙烯酸单体、光引发剂、润湿分散剂、钛白粉、滑石粉填料、流平剂和消泡剂以一定比例搭配，所得涂料对金属卷材具有优异的附着力，同时成膜后具有良好的柔韧性，使T弯性能提高，表面硬度提高，并具有良好的抗冲击性能，能够达到卷材涂料的性能要求。而且，本发明提供的涂料为UV固化型涂料，没有大量有机溶剂，能够克服传统热固化溶剂挥发造成危害的问题，较为环保。

试验结果表明，本发明提供的金属卷材UV固化涂料，固化能量在600mj/cm²以下、表现出较快的固化速度；成膜后附着力等级达到3B以上，表现出较好的附着性；耐丁酮测试达到80次以上，表现出良好的耐化性；经抗冲击测试，无裂痕、难脱落或仅轻微脱落，表现出较好的抗冲击性能；表面硬度达到H以上；T弯测试结果在3T以下，表现出良好的T弯性能。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。以下实施例中，钛白粉的粒度为280～450nm，平均粒度为330nm。

实施例1

1、原料：

2、制备：

S1、依次将磷酸酯改性聚酯、聚氨酯丙烯酸酯、光引发剂、润湿分散剂、钛白粉、滑石粉填料、流平剂和消泡剂投入搅拌机中，于400rpm下搅拌30min，得到混合料。

S2、三辊机研磨轧制，至细度＜8μm，得到细料。

S3、将所得细料和UV丙烯酸单体投入搅拌机中，于1000rpm下搅拌60min，得到涂料。

实施例2

1、原料：

2、制备：同实施例1。

实施例3

1、原料：

2、制备：同实施例1。

对比例1

按照实施例1实施，不同的是，将磷酸酯改性聚酯替换为环氧丙烯酸酯ME5401。

对比例2

按照实施例1实施，不同的是，将磷酸酯改性聚酯替换为聚酯丙烯酸酯MH5203。

对比例3

按照实施例1实施，不同的是，将聚氨酯丙烯酸酯HP6309替换为其它聚氨酯丙烯酸酯HP6272(官能度为2官)。

实施例4：性能测试

对实施例1～3及对比例1～3所得涂料进行各项性能测试，结果参见表1。

将涂料涂覆于金属基材(分别为未处理马口铁基材和铝片基材)上，涂覆厚度为10μm。涂覆后，于UV紫外灯下照射进行固化，固化成膜后，测试涂膜的附着力(分别测试对未处理马口铁和铝片的附着力)、柔韧性、硬度、抗冲击性能、T弯性能(各项力学性能测试的是以未处理马口铁为金属基材时的样品)。结果参见表1。

其中：

固化能量的大小反映固化速率，固化能量越低，代表固化速率越快。

附着力的测试参照GB9286-1998标准；等级越高，表示附着力越好。

耐丁酮(2kg力)的测试过程为：采用A20-339型耐磨试验机，用无尘布磨头，漆膜涂有丁酮进行2kg砝码压力来回摩擦测试；测试结果次数越多，代表耐丁酮越好(耐化性)。

抗冲击性的测试参照重力锤GB1732 1979，测试条件为0.5m、1kg力。

表面硬度等级分别H1～H6(数字越大表示硬度越强)、HB、B1～B6(数字越大表示软度越大)，H1～H6＞HB＞B1～B6。

T弯性能的测试参照GB/T 13448-2006；数字越大，代表T弯性能越差。

表1实施例1～3及对比例1～2所得涂料的性能

由表1测试结果可以看出，本发明实施例1～3所得涂料，固化能量在600mj/cm²以下、表现出较快的固化速度；成膜后附着力等级达到3B以上，表现出较好的附着性；耐丁酮测试达到80次以上，表现出良好的耐化性；经抗冲击测试，无裂痕、难脱落或仅轻微脱落，表现出较好的抗冲击性能；表面硬度达到H以上；T弯测试结果在3T以下，表现出良好的T弯性能，符合卷材涂料要求。而对比例1中，附着力、抗冲击性均较差，不符合卷材涂料要求。对比例2中，固化速度较慢，耐丁酮性、抗冲击性、表面硬度较差，不符合卷材涂料要求。对比例3中，固化速度较慢，耐丁酮性、表面硬度较差，不符合卷材涂料要求。以上测试结果证明本发明采用一定的磷酸酯改性聚酯和聚氨酯丙烯酸酯与其它组分搭配，能够有效提高涂料的固化性、附着性、表面硬度、抗冲击性和T弯性能。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，包括最佳方式，并且也使得本领域的任何技术人员都能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，和实施任何结合的方法。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。本发明专利保护的范围通过权利要求来限定，并可包括本领域技术人员能够想到的其他实施例。如果这些其他实施例具有近似于权利要求文字表述的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的文字表述无实质差异的等同结构要素，那么这些其他实施例也应包含在权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种金属卷材UV固化涂料，其特征在于，由包括以下质量份组分的原料制得：

2.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述磷酸酯改性聚酯为昊辉HT7204。

3.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述聚氨酯丙烯酸酯的官能度为3官，数均分子量为1000。

4.根据权利要求1或2所述的涂料，其特征在于，所述聚氨酯丙烯酸酯为HP6309；

所述UV丙烯酸单体为丙烯酸异冰片酯和/或二丙二醇二丙烯酸酯。

5.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述光引发剂选自光引发剂819、光引发剂TPO和光引发剂184中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述钛白粉的粒度为280～450nm；

所述滑石粉的粒度为5000～10000目。

7.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述润湿分散剂选自路博润24000、路博润36000和BYK168中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述流平剂包括BYK333和BYK432中的一种或几种；

所述消泡剂包括TEGO90N和BYK306中的一种或几种。

9.一种权利要求1～8中任一项所述的金属卷材UV固化涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

a)将磷酸酯改性聚酯、聚氨酯丙烯酸酯、光引发剂、润湿分散剂、钛白粉、滑石粉填料、流平剂和消泡剂混合，得到混合料；

b)对所得混合料研磨轧制，得到细料；

c)将所述细料与UV丙烯酸单体混合，得到金属卷材UV固化涂料。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述步骤b)中，研磨轧制至细料的细度＜8μm。