CN114045105B - 一种用于键盘的水性涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于水性涂料技术领域，具体涉及一种用于键盘的水性涂料及其制备。该涂料由三种水性涂料组合物组成：水性字体底涂、水性遮盖中涂和水性UV面涂，所述水性字体底涂由A组分和B组分制成，所述A组分包括由水性羟基丙烯酸聚氨酯分散体和水性热塑性丙烯酸分散体；所述B组成包括水性异氰酸酯；所述水性遮盖中涂由C组分和B组分制成，所述C组分包括水性聚氨酯分散体和水性羟基丙烯酸分散体；水性UV面涂包括高官能度水性聚氨酯丙烯酸酯和低官能度水性聚氨酯丙烯酸酯。本发明提供的水性涂料具有优异的耐磨性能。

Description

一种用于键盘的水性涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于水性涂料技术领域，具体涉及一种用于键盘的水性涂料及其制备方法。
背景技术
键盘涂料是一种应用于塑胶基材上的多涂层涂料组合物，目前主要以溶剂型涂料为主，树脂体系含有大量的挥发性有机溶剂，且稀释剂也是有机溶剂，二甲苯、丁酮、乙酸乙酯等含量超过60％，VOC严重超标，不环保；这些溶剂都是易燃易爆品，生产、运输、仓储、施工都存在较大的安全风险；溶剂型弹性涂料施工中会产生大量有害的有机溶剂，给工人健康带来损害；市场上同类型的水性多涂层涂料主要是直接借用木器和金属水性漆材料，存在着附着力不稳定，不耐水煮、耐磨性差等弊端。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明旨在提供一种用于塑胶材质多涂层高性能水性涂料，其既可以规避溶剂型涂料有害有机溶剂带来的安全、环保问题，同时也解决了塑胶水性涂料的附着力和耐水煮不足的问题，兼具了优异耐磨性。
为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于键盘的水性涂料，其由三种水性涂料组合物组成：水性字体底涂、水性遮盖中涂和水性UV面涂，
所述水性字体底涂由A组分和B组分制成，所述A组分包括由水性羟基丙烯酸聚氨酯分散体和水性热塑性丙烯酸分散体；所述B组成包括水性异氰酸酯；
所述水性遮盖中涂由C组分和B组分制成，所述C组分包括水性聚氨酯分散体和水性羟基丙烯酸分散体；
水性UV面涂包括高官能度水性聚氨酯丙烯酸酯和低官能度水性聚氨酯丙烯酸酯。
优选地，A组分和B组分的重量比为100:5-10。
优选地，C组分和B组分的重量比为100:5-10。
优选地，所述A组分和C组分中还包括pH调节剂、水性润湿流平剂、水性分散剂、水性消泡剂和水性触变剂、水性色浆、消光粉、助溶剂和去离子水中的一种或多种。
优选地，所述B组分中还包括稀释剂。
优选地，所述水性UV面涂中还包括水性分散剂、水性润湿流平剂、水性消泡剂、水性触变剂、水性耐磨蜡浆、耐磨填料、消光粉、助溶剂、引发剂和去离子水中的一种或多种。
优选地，所述A组分中水性羟基丙烯酸聚氨酯分散体和水性热塑性丙烯酸分散体的重量比为40-50：20-30。
优选地，所述B组分中水性异氰酸酯占B组分总量的60-80重量％。
优选地，所述C组分中水性聚氨酯分散体、水性羟基丙烯酸分散体的重量比为30-40：30-40。
优选地，所述水性UV面涂中高官能度水性聚氨酯丙烯酸酯与低官能度水性聚氨酯丙烯酸酯的重量比为30-40：30-40。
作为一种实施方式，A组分包括如下组分：水性羟基丙烯酸聚氨酯分散体、水性热塑性丙烯酸分散体、pH调节剂、水性润湿流平剂、水性消泡剂、水性触变剂、水性色浆、消光粉、助溶剂和去离子水。
作为一种实施方式，C组分包括如下组分：水性聚氨酯分散体、水性羟基丙烯酸分散体、pH调节剂、水性分散剂、水性润湿流平剂、水性消泡剂、水性触变剂、水性色浆、消光粉、助溶剂和去离子水。
作为一种实施方式，水性UV面涂包括高官能度水性聚氨酯丙烯酸酯、低官能度水性聚氨酯丙烯酸酯、水性分散剂、水性润湿流平剂、水性消泡剂、水性触变剂、水性耐磨蜡浆、耐磨填料、消光粉、助溶剂、引发剂和去离子水。
作为一种实施方式，A组分包括如下重量份的各组分：
Figure GDA0003635221740000021
Figure GDA0003635221740000031
作为一种实施方式，C组分包括如下重量份的各组分：
Figure GDA0003635221740000032
作为一种实施方式，
水性UV面涂基础配方如下：
Figure GDA0003635221740000033
优选地，水性羟基丙烯酸聚氨酯分散体优选其羟值为，10-30mgKOH\g，如斯塔尔的PU461、万华Crysol6140。水性羟基丙烯酸聚氨酯分散体中的聚氨酯结构有很好的韧性和基材亲和性，有利于底涂对基材的附着，微量羟基搭配异氰酸酯固化，可以有效的提高涂层的耐水煮性。
优选地，水性热塑性丙烯酸树脂的成膜温度为50-100℃，如万华Crysol6319、斯塔尔AC122，这一成膜温度对应的水性热塑性丙烯酸树脂既可以提高涂层干燥效率，同时也能较好的改进底层与中涂层的层间附着力。
优选地，水性聚氨酯分散体为脂肪族聚醚聚氨酯分散体，如万华 Crysol6110、万华Crysol6120，可以提供较好的耐水性和柔软度，有利于提高多涂层间的附着力。
优选地，水性羟基丙烯酸分散体的羟值为60-100mgKOH/g，如立骅鑫的 LW-2502、慧谷化学的WPA4403增加体系的固化交联点，本发明选用的水性羟基丙烯酸分散体可以实现提高产品的干燥固化速度，提升干膜的强度。
优选地，高官能度水性聚氨酯丙烯酸酯的官能度为6-12，如公耀VPU6302、长兴W485S、W470、湛新UCECOAT 7200，本发明选用的高官能度水性聚氨酯丙烯酸可以实现较好的固化致密性，提高耐磨性、硬度和耐水煮性能。
优选地，低官能度水性聚氨酯丙烯酸酯的官能度为2-4，如长链420、公耀VPU2303A。本发明选用的高官能度水性聚氨酯丙烯酸酯有较好的韧性，搭配高官能度聚氨酯丙烯酸酯，提高UV面涂层的柔韧性，降低固化时的应力差，提高耐磨性能及层间附着力。
优选地，所述pH调节剂为可挥发性的氨类中和剂，如氨水、AMP-95、N，N- 二甲基乙醇胺、三乙胺中一种或几种，更优选为N，N-二甲基乙醇胺。
优选地，水性分散剂为BYK-192、BYK-190和AQ-330中的一种或几种，更优选BYK-192。水性分散剂可以实现消光粉良好分散和排列，增加漆膜的通透性。
优选地，水性润湿流平剂为Tego 270、Tego KL-245、BYK-346和SLIP-AYD FS 444中的一种或几种，提高湿膜的润湿流平效果，增加施工的宽泛性。
优选地，水性消泡剂为BYK-028、BYK-022、Tego810、Tego1488和BYK-024 中的一种或几种。水性消泡剂在涂料中具有很好的消泡、脱泡的效果，避免了施工和干燥过程中涂膜产生微泡缺陷。
优选地，水性触变剂为AQ-633E、RHEOLATE 299、ViscoPlus 3010、RHEOLATE 350D和Rheovis AS 1130中的一种或几种；其成分为聚酰胺蜡或缔合型聚氨酯结构或碱溶胀型丙烯酸结构。水性触变剂能够有效的调节体系的触变性，解决施工积边和流挂不良。
优选地，水性耐磨蜡浆为PEW 2011、XH-8008、XH-8040和D-806中的一种或几种。水性耐磨蜡浆可以改善漆膜表面的滑爽度，对增进手感和提高耐磨性有具有重要贡献。
优选地，所述耐磨填料为纳米陶瓷粉、石英砂、氧化铝和硅酸镁铝中的一种或几种。耐磨填料的作用是改善漆膜的硬度和耐磨性。
优选地，所述消光粉为E-1011、OK-520、C-907中的一种或几种。消光粉的作用是调节漆膜的光泽，同时增进手感。
优选地，所述引发剂为IRGACURE 500、1173、TPO和184中的一种或几种。所述引发剂可以调节固化效率，提高漆膜的柔韧性和耐磨性能。
优选地，所述助溶剂为醇、醇醚类溶剂，选自乙醇、异丙醇、二丙二醇甲醚和二丙二醇丁醚中的一种或几种。助溶剂的作用是调节体系中水的挥发速度，助流平、助成膜。
优选地，所述固化剂为Bayer 2487-1、Bayer 304、Bayer 3100和Bayer 2655 中的一种或几种。这些是水性异氰酸酯，在水性体系中有良好的分散性、反应速度适中，与树脂中的羟基反应，提高漆膜的致密性，增加耐磨性能；
优选地，所述稀释剂为聚氨酯级的丙二醇甲醚醋酸酯。本发明的稀释与异氰酸酯的相容性好，有一定的水溶性，有利于固化剂在水性配方体系中均匀分散。
本发明所述的水性涂料的制备方法包括如下步骤：
1)水性字体底涂的制备
S1、将水性羟基丙烯酸聚氨酯分散体、水性热塑性丙烯酸分散体按比例混合，搅拌分散；
S2、将去离子水、pH调节剂在搅拌过程中依次加入步骤S1所得分散液，分散至均匀；
S3、将助溶剂在搅拌过程中缓慢加入到步骤S2所得分散液，分散至均匀；
S4、将水性润湿流平剂、水性触变剂在搅拌过程中依次缓慢加入到步骤S3 所得分散液，分散至均匀；
S5、将水性消泡剂在搅拌过程中缓慢加入到步骤S4的混合物中，分散至均匀；
S6、将消光粉在搅拌过程中分批缓慢加入到步骤S5所得分散液，加完后增大搅拌速度，继续分散一定时间；
S7、加入水性色浆调整颜色，搅拌至均匀，即为字体底涂A组份；
S8、将水性异氰酸酯与稀释剂混合均匀，搅拌分散至均匀，即得字体底涂B 组份。
S9、将上述A组份和B组份比例混合均匀，过滤即得目标用于键盘字体底涂水性涂料。
2)水性遮盖中涂的制备
S10、将上述水性聚氨酯分散体、水性羟基丙烯酸分散体按比例混合，搅拌分散；
S11、将去离子水、pH调节剂在搅拌过程中依次加入步骤S10所得分散液，分散至均匀；
S12、将助溶剂在搅拌过程中缓慢加入到步骤S11所得分散液，分散至均匀；
S13、将水性润湿流平剂、水性触变剂在搅拌过程中依次缓慢加入到步骤S12 所得分散液，分散至均匀；
S14、将水性消泡剂在搅拌过程中缓慢加入到步骤S13的混合物中，分散至均匀；
S15、将消光粉在搅拌过程中分批缓慢加入到步骤S14所得分散液，加完后增大搅拌速度，继续分散一定时间；
S16、加入水性色浆调整颜色，搅拌至均匀，即为水性遮盖中涂C组份。
S17、将上述C组份和B组份比例混合均匀，过滤即得目标用于键盘水性遮盖中涂水性涂料；
3)水性UV面涂的制备
S18、将高官能度水性聚氨酯丙烯酸酯、低官能度水性聚氨酯丙烯酸酯按比例混合，搅拌分散；
S19、将将上述水性润湿流平剂、水性分散剂、水性消泡剂在搅拌过程中依次加入步骤S18所得分散液，分散至均匀；
S20、将上述水性耐磨蜡浆、耐磨填料、消光粉在搅拌过程中缓慢加入到步骤S19所得分散液，分散至均匀；
S21、将水性润湿流平剂、水性触变剂在搅拌过程中依次缓慢加入到步骤S12 所得分散液，分散至均匀，再过砂磨机分散研磨均匀；
S22、将上述助溶剂、引发剂在搅拌过程中缓慢加入到步骤S21的混合物中，分散至均匀；
S23、将适量的去离子水、水性触变剂在搅拌过程中分批缓慢加入到步骤S22 所得分散液，加完后增大搅拌速度，分散均匀，过滤即得目标用于键盘水性UV 面涂水性涂料。
优选地，所述一定时间是指10-60分钟；进一步优选20-40分钟。
优选地，所述搅拌的速度为500-1200rpm；进一步优选为600-1000rpm。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
与现有技术相比，本发明选用了全水性化的分散体树脂为主要连接料，避免了油性弹性涂料的高溶剂挥发带来的VOC问题，体系VOC含量小于200g\L，符合国家环保VOC管控要求；通过不同特性水性树脂的搭配设计，解决了多层涂附着力稳定性及耐水煮性能，同时搭配一定的耐磨填料及蜡浆，有效的提高了涂层的耐磨性，橡皮耐磨2000次，光泽变化小于5°，RCA测试大于1000次。
附图说明
图1为市售品耐磨测试后的效果图(包括橡皮摩擦测试后光泽变化，RCA纸带测试后情况)
图2为本发明实施例提供的产品耐磨测试后的效果图(包括橡皮摩擦测试后光泽变化，RCA纸带测试后情况)。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
实施例1
一种用于键盘的水性涂料，由三种水性涂料组合物组成：水性字体底涂、水性遮盖中涂、水性UV面涂。
水性字体底涂由A组份和B组份按一定的比例，A：B为100:7混合配制而成。其中
1、A组份基本配方如下：
Figure GDA0003635221740000081
2、B组份基本配方如下：
Figure GDA0003635221740000082
Figure GDA0003635221740000091
水性UV面涂基础配方如下：
Figure GDA0003635221740000092
本实施例所述的用于键盘的水性涂料的制备方法包括如下步骤：
1)水性字体底涂的制备
S1、将上述水性羟基丙烯酸聚氨酯分散体、水性热塑性丙烯酸分散体按比例混合，600-800rpm下搅拌分散；
S2、将去离子水、pH调节剂在搅拌过程中依次加入步骤S1所得分散液， 600-800rpm下分散至均匀；
S3、将助溶剂在搅拌过程中缓慢加入到步骤S2所得分散液，600-800rpm下分散至均匀；
S4、将水性润湿流平剂、水性触变剂在搅拌过程中依次缓慢加入到步骤S3 所得分散液，1000-1200rpm下分散至均匀；
S5、将水性消泡剂在搅拌过程中缓慢加入到步骤S4的混合物中，600-800rpm 下分散至均匀；
S6、将消光粉在搅拌过程中分批缓慢加入到步骤S5所得分散液，加完后增大搅拌至速度为600-800rpm，继续分散一定时间；
S7、加入水性色浆调整颜色，搅拌至均匀，即为字体底涂A组份。
S8、将水性异氰酸酯与稀释剂混合均匀，600-800rpm下搅拌分散至均匀，即得字体底涂B组份。
S9、将上述A组份和B组份比例混合均匀，过滤即得目标用于键盘字体底涂水性涂料；
水性UV面涂水性涂料的制备：
S10、将上述水性聚氨酯分散体、水性羟基丙烯酸分散体按比例混合， 600-800rpm下搅拌分散；
S11、将去离子水、pH调节剂在搅拌过程中依次加入步骤S10所得分散液， 600-800rpm下分散至均匀；
S12、将助溶剂在搅拌过程中缓慢加入到步骤S11所得分散液，600-800rpm 下分散至均匀；
S13、将水性润湿流平剂、水性触变剂在搅拌过程中依次缓慢加入到步骤S12 所得分散液，600-800rpm下分散至均匀；
S14、将水性消泡剂在搅拌过程中缓慢加入到步骤S13的混合物中， 600-800rpm下分散至均匀；
S15、将消光粉在搅拌过程中分批缓慢加入到步骤S14所得分散液，加完后增大搅拌速度1000-1200rpm下，继续分散一定时间；
S16、加入水性色浆调整颜色，搅拌至均匀，即为水性遮盖中涂C组份。
S17、将上述C组份和B组份比例混合均匀，过滤即得目标用于键盘水性遮盖中涂水性涂料。
S18、将上述高官能度水性聚氨酯丙烯酸酯、低官能度水性聚氨酯丙烯酸酯按比例混合，600-800rpm下搅拌分散；
S19、将将上述水性润湿流平剂、水性分散剂、水性消泡剂在搅拌过程中依次加入步骤S18所得分散液，600-800rpm下分散至均匀；
S20、将上述水性耐磨蜡浆、耐磨填料、消光粉在搅拌过程中缓慢加入到步骤S19所得分散液，600-800rpm下分散至均匀；
S21、将水性润湿流平剂、水性触变剂在搅拌过程中依次缓慢加入到步骤S12 所得分散液，600-800rpm下分散至均匀，再过砂磨机分散研磨均匀；
S22、将上述助溶剂、引发剂在搅拌过程中缓慢加入到步骤S21的混合物中， 600-800rpm下分散至均匀；
S23、将适量的去离子水、水性触变剂在搅拌过程中分批缓慢加入到步骤S22 所得分散液，加完后增大搅拌速度，1000-1200rpm下分散均匀，过滤即得目标用于键盘水性UV面涂水性涂料。
实验例
一种应用于键盘的水性耐磨涂料组合物施工工艺如下：
将本发明实施例1提供的水性字体底涂涂料喷涂于处理好的键盘素材上， 55-60℃烘烤60分钟；遮盖中涂涂料喷涂于底涂层上，55-60℃烘烤120分钟；最后喷涂水性UV面涂，55-60℃烘烤10-15分钟，过UV固化，UV能量 800-1000mj/cm2，再55-60℃烘烤2h。
测试其附着力、水煮附着力、耐橡皮、硬度、耐RCA、高温高湿性能。
测试结果如下表1所示。
表 1
Figure GDA0003635221740000111
*光泽变化是通过小孔光泽度仪测试橡皮摩擦前、后涂层的光泽度，对比得出变化值
结合图1-2可以看出，图1为市售品，RCA纸带耐磨500次磨穿，橡皮2000 次，光泽变化15°；
图2为本发明实施例1提供的产品，RCA纸带耐磨1000次未磨穿，橡皮2000 次，光泽变化4°。对比后可以看出，本发明提供的涂料具有更优异的耐磨性能。以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (3)

1.一种用于键盘的水性涂料，其由三种水性涂料组合物组成：水性字体底涂、水性遮盖中涂和水性UV面涂，
所述水性字体底涂由A组分和B组分制成，所述A组分包括水性羟基丙烯酸聚氨酯分散体和水性热塑性丙烯酸分散体；所述B组分包括水性异氰酸酯；
所述水性遮盖中涂由C组分和B组分制成，所述C组分包括水性聚氨酯分散体和水性羟基丙烯酸分散体；
水性UV面涂包括高官能度水性聚氨酯丙烯酸酯和低官能度水性聚氨酯丙烯酸酯；其中，A组分包括如下重量份的各组分：
水性羟基丙烯酸聚氨酯分散体 40-50份
水性热塑性丙烯酸分散体 20-30份
pH调节剂 0.2-0.5份
水性分散剂 0.2-0.5份
水性润湿流平剂 0.5-1份
水性消泡剂 0.2-0.8份
水性触变剂 0.2-1份
水性色浆 10-20份
消光粉 0-5份
助溶剂 5-10份
去离子水 10-15份；
C组分包括如下重量份的各组分：
水性聚氨酯分散体 30-40份
水性羟基丙烯酸分散体 30-40份
pH调节剂 0.2-0.5份
水性分散剂 0.2-0.5份
水性润湿流平剂 0.5-1份
水性消泡剂 0.2-0.8份
水性触变剂 0.2-1份
水性色浆 10-20份
消光粉 0-5份
助溶剂 0-5份
去离子水 10-15份；
水性UV面涂基础配方如下，单位：重量份
高官能度水性聚氨酯丙烯酸酯 30-40份
低官能度水性聚氨酯丙烯酸酯 30-40份
水性分散剂 0.2-0.5份
水性润湿流平剂 0.5-1份
水性消泡剂 0.2-0.8份
水性触变剂 0.2-1份
水性耐磨蜡浆 3-6份
耐磨填料 5-10份
消光粉 0-5份
引发剂 1-3份
助溶剂 5-10份
去离子水 10-15份；
所述水性羟基丙烯酸聚氨酯分散体的羟值为10-30mgKOH/g；
水性羟基丙烯酸分散体的羟值为60-100mgKOH/g；
水性聚氨酯分散体为脂肪族聚醚聚氨酯分散体；
高官能度水性聚氨酯丙烯酸酯的官能度为6-12；
低官能度水性聚氨酯丙烯酸酯的官能度为2-4；
水性热塑性丙烯酸树脂的成膜温度为50-100℃；
A组分和B组分的重量比为100:5-10；
C组分和B组分的重量比为100:5-10。
2.根据权利要求1所述的用于键盘的水性涂料，
所述B组分中水性异氰酸酯占B组分总量的60-80重量%。
3.一种如权利要求1所述的用于键盘的水性涂料的制备方法，其包括如下步骤：
1）水性字体底涂的制备
S1、将水性羟基丙烯酸聚氨酯分散体、水性热塑性丙烯酸分散体按比例混合，搅拌分散；
S2、将去离子水、pH调节剂在搅拌过程中依次加入步骤S1所得分散液，分散至均匀；
S3、将助溶剂在搅拌过程中缓慢加入到步骤S2所得分散液，分散至均匀；
S4、将水性润湿流平剂、水性触变剂在搅拌过程中依次缓慢加入到步骤S3所得分散液，分散至均匀；
S5、将水性消泡剂在搅拌过程中缓慢加入到步骤S4的混合物中，分散至均匀；
S6、将消光粉在搅拌过程中分批缓慢加入到步骤S5所得分散液，加完后增大搅拌速度，继续分散一定时间；
S7、加入水性色浆调整颜色，搅拌至均匀，即为字体底涂A组分；
S8、将水性异氰酸酯与稀释剂混合均匀，搅拌分散至均匀，即得字体底涂B组分；
S9、将上述A组分和B组分按比例混合均匀，过滤即得水性字体底涂；
2）水性遮盖中涂的制备
S10、将上述水性聚氨酯分散体、水性羟基丙烯酸分散体按比例混合，搅拌分散；
S11、将去离子水、pH调节剂在搅拌过程中依次加入步骤S10所得分散液，分散至均匀；
S12、将助溶剂在搅拌过程中缓慢加入到步骤S11所得分散液，分散至均匀；
S13、将水性润湿流平剂、水性触变剂在搅拌过程中依次缓慢加入到步骤S12所得分散液，分散至均匀；
S14、将水性消泡剂在搅拌过程中缓慢加入到步骤S13的混合物中，分散至均匀；
S15、将消光粉在搅拌过程中分批缓慢加入到步骤S14所得分散液，加完后增大搅拌速度，继续分散一定时间；
S16、加入水性色浆调整颜色，搅拌至均匀，即为水性遮盖中涂C组分；
S17、将上述C组分和B组分按比例混合均匀，过滤即得水性遮盖中涂；
3）水性UV面涂的制备
S18、将上述高官能度水性聚氨酯丙烯酸酯、低官能度水性聚氨酯丙烯酸酯按比例混合，搅拌分散；
S19、将水性润湿流平剂、水性分散剂、水性消泡剂在搅拌过程中依次加入步骤S18所得分散液，分散至均匀；
S20、将上述水性耐磨蜡浆、耐磨填料、消光粉在搅拌过程中缓慢加入到步骤S19所得分散液，分散至均匀；
S21、将水性润湿流平剂、水性触变剂在搅拌过程中依次缓慢加入到步骤S20所得分散液，分散至均匀，再过砂磨机分散研磨均匀；
S22、将上述助溶剂、引发剂在搅拌过程中缓慢加入到步骤S21的混合物中，分散至均匀；
S23、将适量的去离子水、水性触变剂在搅拌过程中分批缓慢加入到步骤S22所得分散液，加完后增大搅拌速度，分散均匀，过滤即得水性UV面涂。
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