CN114763451B - 一种快速固化的uv水性实色面漆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种快速固化的UV水性实色面漆，制备原料以重量份计包括：聚氨酯丙烯酸酯乳液40‑80份，丙烯酸乳液10‑20份，成膜助剂1‑5份，水5‑10份，润湿分散剂1‑5份，消泡剂1‑2份，流平剂1‑2份，消光粉1‑10份，增稠剂1‑2份，光引发剂3‑5份，防霉剂0.1‑1份，白浆5‑10份。本发明提高了面漆涂膜的强度，使涂料的底层固化彻底，提高涂料的附着力，并且不同挥发速率的成膜助剂使涂料中的水快速挥发，并且无痱子泡产生，成膜表面性能较好，同时是环保的新型涂料，固化速度快，具有防指纹，不粘手，抗污，抗刮，自修复，生产效率快的优势。

Description

一种快速固化的UV水性实色面漆及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种快速固化的UV水性实色面漆，涉及C09D，具体涉及涂料组合物领域。
背景技术
随着人们对身体健康的重视程度越来越高，木器涂料行业中应用的溶剂型UV喷涂面漆逐渐被人们摒弃，开始将目光转向水性涂料，但是水性涂料与木器基材的相互作用力不好，无法满足人们对木器产品性能的追求。
中国发明专利CN202011195315.8公开了一种水性UV固化聚氨酯涂料，通过聚氨酯丙烯酸酯与磷酸改性丙烯酸树脂反应形成交联的三维网络结构，提高了涂料与基材之间的附着力，但是固化时间较长，生产效率较低。中国发明专利CN201911165845.5公开了一种光固化水性涂料树脂，采用水性聚氨酯丙烯酸酯与含亲水基的丙烯酸酯化合物组合作用，缩短了涂料的固化时间，但是涂料的硬度较低，在使用过程中容易被划伤，缩短了木器的使用寿命。
发明内容
为了提高面漆的固化速率，增加面漆与基材之间的附着力，本发明的第一个方面提供了一种快速固化的UV水性实色面漆，制备原料以重量份计包括：聚氨酯丙烯酸酯乳液40-80份，丙烯酸乳液10-20份，成膜助剂1-5份，水5-10份。
作为一种优选的实施方式，制备原料还包括：润湿分散剂1-5份，消泡剂1-2份，流平剂1-2份，消光粉1-10份，增稠剂1-2份，光引发剂3-5份，防霉剂0.1-1份。
作为一种优选的实施方式，所述聚氨酯丙烯酸酯乳液的官能度为1-6。
作为一种优选的实施方式，所述聚氨酯丙烯酸酯乳液为官能度1-2和官能度5-6的组合。
作为一种优选的实施方式，所述官能度为5-6的聚氨酯丙烯酸酯乳液选自肇庆宝骏2036W、科思创eco UV 2687-1、上海长链POL YCL-1201、台湾长兴DR-W450、台湾长兴DR-W486中的一种或几种的组合。
作为一种优选的实施方式，所述官能度为1-2的聚氨酯丙烯酸酯乳液选自科思创eco UV 2317、湛新树脂UCECOAT@1801、上海长链POL YCL-5003中的一种或几种的组合。
作为一种优选的实施方式，所述官能度1-2和官能度5-6的聚氨酯丙烯酸酯乳液的重量比为1：(0.5-1.5)。
作为一种优选的实施方式，所述官能度1-2和官能度5-6的聚氨酯丙烯酸酯乳液的重量比为1：1。
作为一种优选的实施方式，所述成膜助剂为二醇醚，所述二醇醚选自二丙二醇甲醚、丙二醇甲醚、二乙二醇丁醚、二丙二醇丁醚中的一种或几种的组合。
作为一种优选的实施方式，所述成膜助剂为二丙二醇甲醚和丙二醇甲醚的组合。
作为一种优选的实施方式，所述成膜助剂二丙二醇甲醚和丙二醇甲醚的重量比为1：(2-3)。
作为一种优选的实施方式，所述成膜助剂二丙二醇甲醚和丙二醇甲醚的重量比为1：2.5。
申请人在实验过程中发现，采用官能度为1-2和官能度为5-6的聚氨酯丙烯酸酯乳液的组合，并且搭配二醇醚的成膜助剂，可以使漆膜达到较好的强度，并且与基材之间的附着力较好。猜测可能的原因是：高官能度的聚氨酯丙烯酸酯乳液具有较多的交联位点，有利于形成更多更快的交联，获得具有更高交联密度的立体网络结构，提高光固化的速率，但是官能度过高会导致聚氨酯丙烯酸酯中的羟基和异氰酸基的空间位阻显著增加，反应程度下降，影响交联网络的形成，通过官能度为1-2和官能度为5-6的聚氨酯丙烯酸酯复配组合可以在增加交联点数量和内聚能密度的同时，提高聚氨酯丙烯酸酯中柔韧性高分子链段的活动和滑移，增加漆膜的硬度和韧性。申请人在实验过程中进一步发现聚氨酯丙烯酸酯与二醇醚的成膜助剂组合反应，可以提高漆膜的固化程度，适宜挥发速率的成膜助剂实现了水的快速挥发，可以使底层固化彻底，避免外干内湿的情况，防止漆膜表面出现痱子泡，从而提高漆膜与基材之间的附着力。
作为一种优选的实施方式，所述丙烯酸乳液在30℃下的粘度为20-200mPas。
作为一种优选的实施方式，所述丙烯酸乳液在30℃下的粘度为150-200mPas。
作为一种优选的实施方式，所述丙烯酸乳液在30℃下的粘度为180mPas。作为一种优选的实施方式，所述丙烯酸乳液选自万华化学Lacper 4219、欧宝迪
Figure BDA0003312133420000031
AC3660、科思创Bayhydrol A 2427中的一种或几种的组合。
作为一种优选的实施方式，所述润湿分散剂选自TEGOairmax270、BYK-110、BYK-290、TEGOtwin4100中的一种或几种的组合。
作为一种优选的实施方式，所述消泡剂选自BYK-025、BYK-026、TEGOFoamex 810、TEGOAirex902W中的一种或几种的组合。
作为一种优选的实施方式，所述流平剂选自BYK-346、BYK-342、BYK-323、TEGOGlide 410中的一种或几种的组合。
作为一种优选的实施方式，所述消光粉的平均粒径为3-5μm，吸油量230-300g/100g，pH值3-6。
作为一种优选的实施方式，所述消光粉选自格雷斯SY7000、德固赛Ts100中的一种。
作为一种优选的实施方式，所述增稠剂选自明凌PUR-44、明凌PUR-299、毕克化学
Figure BDA0003312133420000032
H7625VF中的一种或几种的组合。
作为一种优选的实施方式，所述光引发剂选自烷基丙酮引发剂、酰基磷氧化物引发剂、二苯甲酮引发剂中的一种或几种的组合。
作为一种优选的实施方式，所述光引发剂为烷基丙酮引发剂和二苯甲酮引发剂的组合。
作为一种优选的实施方式，所述烷基丙酮引发剂选自1-羟基环己基苯基酮、α-羟烷基苯酮、α,α-二乙氧基苯乙酮中的一种。
作为一种优选的实施方式，所述酰基磷氧化物引发剂选自2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、二酰基膦氧化物中的一种。
作为一种优选的实施方式，所述二苯甲酮引发剂选自二苯甲酮、2,4-二羟基二苯甲酮中的一种。
作为一种优选的实施方式，所述光引发剂为1-羟基环己基苯基酮和二苯甲酮的组合。
作为一种优选的实施方式，所述光引发剂1-羟基环己基苯基酮和二苯甲酮的重量比为1：(0.5-1)。
作为一种优选的实施方式，所述光引发剂1-羟基环己基苯基酮和二苯甲酮的重量比为1：0.75。
申请人在实验过程中发现采用1-羟基环己基苯基酮和二苯甲酮组合的光引发剂在聚氨酯丙烯酸酯乳液与丙烯酸乳液体系中具有较好的分散性，可以在紫外光下促进体系中交联网络的形成。
作为一种优选的实施方式，所述防霉剂选自JLB50、DK23、BTP中的一种或几种的组合。
作为一种优选的实施方式，所述水为二级水。
作为一种优选的实施方式，所述制备原料还包括5-10重量份的白浆。
作为一种优选的实施方式，所述白浆为质量分数为65-75％的二氧化钛水溶液，所述二氧化钛的粒径为0.3-0.4μm，吸油量为12-15g/100g。
作为一种优选的实施方式，所述二氧化钛的型号为R-706。
申请人在实验过程中发现，采用型号为R-706的二氧化钛溶液，由于二氧化钛的粒径较小，并且粒径的分布范围较窄，使得会损害光泽度的大尺寸二氧化钛的颗粒较少，从而使涂料具有良好的光泽效果，并且R-706型号的二氧化钛经过了有机物的表面处理，使其在涂料体系中具有较好的润湿效果和分散性，润湿性的改善，降低了润湿的功耗，提高了生产率和产能。
本发明的第二个方面提供了一种快速固化的UV水性实色面漆的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚氨酯丙烯酸酯乳液和丙烯酸乳液混合搅拌均匀，转速为600-800r/min，搅拌时间为15-20min；
(2)再加入消泡剂，流平剂，润湿分散剂，600-800r/min混合搅拌5-10min，再添加消光粉1000-1200r/min混合搅拌10-15min，调节合适细度；
(3)再加入水，成膜助剂，光引发剂，防霉剂以400-600r/min的转速混合搅拌5-10min，再加入白浆以600-800r/min的转速分散，调节合适细度，最后加入增稠剂，调节至合适粘度即得。
作为一种优选的实施方式，所述步骤2和步骤3中的细度为小于等于25μm。
作为一种优选的实施方式，所述步骤3中的粘度为3号Ford Cup70-80s，依据标准ASTMD1200-2010。
申请人在实验过程中发现，通过控制步骤2和步骤3中乳液体系的细度可以增加涂料与基材的附着力，改善乳液涂覆的手感，提高乳液的均匀性，并且通过采用适宜的粘度可以增加涂料与基材之间的结合力，实现适宜的干燥固化效果，使涂料内部与涂料表面均实现稳定固化干燥。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明所述快速固化的UV水性实色面漆，通过采用官能度为1-2和5-6的聚氨酯丙烯酸酯乳液和丙烯酸乳液组合使用，提高了面漆涂膜的强度，使涂料的底层固化彻底，提高涂料的附着力。
(2)本发明所述快速固化的UV水性实色面漆，通过采用聚氨酯丙烯酸酯乳液，丙烯酸乳液和二醇醚的成膜助剂组合，不同挥发速率的成膜助剂使涂料中的水快速挥发，并且无痱子泡产生，成膜表面性能较好。
(3)本发明所述快速固化的UV水性实色面漆，通过采用聚氨酯丙烯酸酯乳液和丙烯酸乳液的协同作用改善了传统水性涂料苛刻的施工条件和干燥条件，无需控制湿度和表面指触干后才能加温烘烤，解决了由于所需颜色不同，不能完全固化导致漆膜无附着力的问题，同时又避免了UV涂料施工过程中的大量的VOC排放和机器清洗带来的物料浪费，还兼顾UV涂料的高速机械化大生产的特性。
(4)本发明所述快速固化的UV水性实色面漆，是环保的新型涂料，固化速度快，适用于木门，橱柜，卫浴，背景板，实木家具，具有防指纹，不粘手，抗污，抗刮，自修复，生产效率快的优势。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
另外，如果没有其它说明，所用原料都是市售得到的。
实施例1
一种快速固化的UV水性实色面漆，制备原料以重量份计包括：聚氨酯丙烯酸酯乳液70份，丙烯酸乳液15份，成膜助剂3份，水8份，润湿分散剂3份，消泡剂1.5份，流平剂1.5份，消光粉6份，增稠剂1.5份，光引发剂4份，防霉剂0.5份，白浆6份。
所述聚氨酯丙烯酸酯乳液为官能度为6和官能度为2的组合，重量比为1：1；官能度为6的聚氨酯丙烯酸酯乳液，型号为肇庆宝骏2036W，购自肇庆市宝骏化工有限公司；官能度为2的聚氨酯丙烯酸酯乳液，型号为POL YCL-5003，购自上海长链新材料科技有限公司。
所述丙烯酸乳液在30℃下的粘度为180mPas，型号为
Figure BDA0003312133420000061
AC3660，购自欧宝迪树脂。
所述成膜助剂为二丙二醇甲醚和丙二醇甲醚的组合，重量比为1：2.5。
所述润湿分散剂为BYK-025，购自德国毕克。所述消泡剂为BYK-346，购自德国毕克。所述流平剂为BYK-346，购自德国毕克。
所述消光粉的平均粒径为4.6μm，吸油量为300g/100g，pH值3.3，型号为格雷斯SY7000，购自美国格雷斯。
所述增稠剂为明凌PUR-44，购自德国明凌。
所述光引发剂为1-羟基环己基苯基酮和二苯甲酮的组合，重量比为1：0.75，所述光引发剂的型号为RGACURE500，购自德国巴斯夫。
所述防霉剂为JLB50，购自佛山市丽源化工有限公司。所述水为二级水。
所述白浆为质量分数为70％的二氧化钛水溶液，所述二氧化钛的粒径为0.36μm，吸油量为13.9g/100g，型号为R-706，购自美国杜邦科慕。
一种快速固化的UV水性实色面漆的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚氨酯丙烯酸酯乳液和丙烯酸乳液混合搅拌均匀，转速为700r/min，搅拌时间为20min；
(2)再加入消泡剂，流平剂，润湿分散剂，700r/min混合搅拌10min，再添加消光粉1100r/min混合搅拌15min，调节合适细度；
(3)再加入水，成膜助剂，光引发剂，防霉剂以500r/min的转速混合搅拌10min，再加入白浆以700r/min的转速分散，调节合适细度，最后加入增稠剂，调节至合适粘度即得。
所述步骤2和步骤3中的细度为25μm。
所述步骤3中的粘度为3号Ford Cup75s，依据标准ASTMD1200-2010。
实施例2
一种快速固化的UV水性实色面漆及其制备方法，具体步骤同实施例1，不同点在于所述聚氨酯丙烯酸酯乳液的官能度为6，型号为肇庆宝骏2036W，购自肇庆市宝骏化工有限公司
实施例3
一种快速固化的UV水性实色面漆及其制备方法，具体步骤同实施例1，不同点在于所述成膜助剂为二丙二醇甲醚。
实施例4
一种快速固化的UV水性实色面漆及其制备方法，具体步骤同实施例1，不同点在于所述白浆中二氧化钛的吸油量为20g/100g，型号为CR-305，购自四川攀钢。
性能测试
将基材用400目砂纸打磨，喷涂UV底漆，将实施例制备得到的面漆粘度调节至3号Ford Cup60s，涂布，涂布量为110g/m2，在70℃下烘烤10min，紫外汞灯瞬间固化，能量260-360mj/cm2，对得到漆膜进行性能测试。
1.漆膜回粘性：依据标准GBT 17621980测试制备得到的漆膜的回粘性，样板倒转，滤纸片自由落下或食指轻敲样板，滤纸片能落下记为1级；轻掀滤纸片，有印痕，粘有稀疏轻微的滤纸纤维，纤维总面积在1/3cm2以内的记为2级，轻掀滤纸片，有印痕，粘有密集的滤纸纤维，纤维总面积在1/3-1/2cm2的记为3级。
2.漆膜硬度实验：依据标准GB/T 6739-1996测试制备得到的漆膜的硬度，采用A法试验机法，H数值越大代表漆膜硬度越大。
3.固化时间：采用压棉球法，在漆膜上用干燥试验器压上脱脂棉球，30s后移去试验器和脱脂棉球，若漆膜上无棉球痕迹和失光现象，即认为实际干燥，计算达到实际干燥所用的时间。
将上述测试项目的测试结果记录，结果见于表1。
表1
Figure BDA0003312133420000071
Figure BDA0003312133420000081

Claims (7)

1.一种快速固化的UV水性实色面漆，其特征在于，制备原料以重量份计包括：聚氨酯丙烯酸酯乳液40-80份，丙烯酸乳液10-20份，成膜助剂1-5份，水5-10份；所述成膜助剂为二丙二醇甲醚和丙二醇甲醚的组合；所述制备原料还包括5-10重量份的白浆；所述白浆为质量分数为65-75％的二氧化钛溶液，所述二氧化钛的粒径为0.3-0.4μm，吸油量为12-15g/100g。
2.根据权利要求1所述快速固化的UV水性实色面漆，其特征在于，制备原料还包括：润湿分散剂1-5份，消泡剂1-2份，流平剂1-2份，消光粉1-10份，增稠剂1-2份，光引发剂3-5份，防霉剂0.1-1份。
3.根据权利要求1所述快速固化的UV水性实色面漆，其特征在于，所述聚氨酯丙烯酸酯乳液的官能度为1-6。
4.根据权利要求1所述快速固化的UV水性实色面漆，其特征在于，所述丙烯酸乳液在30℃下的粘度为20-200mPas。
5.根据权利要求2所述快速固化的UV水性实色面漆，其特征在于，所述消光粉的平均粒径为3-5μm，吸油量230-300g/100g，pH值3-6。
6.根据权利要求2所述快速固化的UV水性实色面漆，其特征在于，所述光引发剂选自烷基丙酮引发剂、酰基磷氧化物引发剂、二苯甲酮引发剂中的一种或几种的组合。
7.一种根据权利要求1-6任一项所述快速固化的UV水性实色面漆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将聚氨酯丙烯酸酯乳液和丙烯酸乳液混合搅拌均匀，转速为600-800r/min，搅拌时间为15-20min；
(2)再加入消泡剂，流平剂，润湿分散剂，600-800r/min混合搅拌5-10min，再添加消光粉1000-1200r/min混合搅拌10-15min，调节合适细度；
(3)再加入水，成膜助剂，光引发剂，防霉剂以400-600r/min的转速混合搅拌5-10min，再加入白浆以600-800r/min的转速分散，调节合适细度，最后加入增稠剂，调节至合适粘度即得。
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