CN115403980A - 一种电子器件用的水性快干抗菌涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种电子器件用的水性快干抗菌涂料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及水性涂料技术领域，尤其涉及一种电子器件用的水性快干抗菌涂料及其制备方法和应用。一种电子器件用的水性快干抗菌涂料，其原料包括A组分、B组分和C组分，按照质量份数计算，所述A组分的原料包括水性改性丙烯酸杂化硅氧烷快干树脂40～60份、水性增稠剂0.5～2.5份、水性消泡剂0.1～0.5份、水性流平剂0.2～1份、水性分散剂2～5份、水性基材润湿剂0.2～0.6份、抗菌剂1～5份、消光粉1～5份、助溶剂5～10份、水5～20份和无树脂色浆15～30份。所述电子器件用的水性快干抗菌涂料，具备良好的抗菌效果同时，具有较好的耐磨性、耐酒精性、耐溶剂型以及耐水煮性能，解决了现有水性涂料综合性能差、无法满足抗菌需求的技术问题。

Description

一种电子器件用的水性快干抗菌涂料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及水性涂料技术领域，尤其涉及一种电子器件用的水性快干抗菌涂料及其制备方法和应用。
背景技术
随着人民生活水平的提高和科技的进步，尤其是近年来随着国家信息技术的高速发展，电子设备作为信息传播的主要载体，已经成为人们日常生活中不可或缺的重要组成部分，涂料作为对电子设备进行装饰和保护的重要组成部分，其技术水平得到了极大的提高。目前用于电子设备上的涂料已经从当初以苯类溶剂为主的溶剂型涂料转变为目前以低气味高固含甚至无溶剂的光固化涂料为主要成分的涂料，使涂料施工和应用环境得到极大的改善，为涂料工作人员的身体健康提供了较好的保障。近年来随着绿色环保产业链概念的提出，对于涂料行业而言出台了严格控制VOC的排放标准，使得溶剂型涂料的发展受到极大的限制，从而促进了水性涂料、高固体份涂料、粉末涂料以及光固化涂料的发展，其中由于水性涂料具有同溶剂型涂料施工工艺和性能最接近的优势，获得了市场和涂料行业的广泛关注。
电子设备作为我们日常生活的重要交流工具，其使用周期较长，使得对电子设备进行保护和装饰的涂料要求较高，如电子设备涂料要有较好的耐RCA、耐酒精、高硬度、耐水煮等性能，而受限于水性技术的限制，目前主要还是以高固体份溶剂型涂料或近年来发展的光固化涂料为主，但这些类型的涂料依然会受到国家环保标准或自身应用范围的缺陷如依然会释放VOC和对色漆及3D构件适用性差等缺点的限制，因此开发水性电子设备涂料对于行业发展具有巨大的潜力和挑战，当前为了使水性涂料尽量满足使用要求，在涂料的设计开发中主要将主体材料混拼或对主体材料进行单一改性来提高性能，但由于主体材料混拼易受到材料之间结构或极性的差别而造成外观变差发蒙甚至性能变差，而单组分改性树脂对性能的提高有限，使水性涂料的性能依然难以同油性体系媲美；此外，电子设备是人们日常沟通交流的主要工具，因此也是各种疾病和病毒传播的主要载体，人们对具有抗菌杀菌的产品的需求越来越大，因此电子器件上水性抗菌涂料的开发对于人们的生活具有极大的意义。
发明内容
针对背景技术提出的问题，本发明的目的在于提出一种电子器件用的水性快干抗菌涂料，具备良好的抗菌效果同时，具有较好的耐磨性、耐酒精性、耐溶剂型以及耐水煮性能，解决了现有水性涂料综合性能差、无法满足抗菌需求的技术问题。
本发明的另一目的在于提出上述电子器件用的水性快干抗菌涂料的制备方法，制备方法简单，制得的水性涂料具备良好的抗菌效果，具有快干的特点以及具有较好的耐磨性、耐酒精性、耐溶剂型以及耐水煮性能。
本发明的再一目的在于提出一种使用上述电子器件用的水性快干抗菌涂料的应用，漆膜外观效果好，漆膜丰满度好，能够满足漆膜的性能和外观要求。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种电子器件用的水性快干抗菌涂料，其原料包括A组分、B组分和C组分，所述B组分为水性异氰酸酯类固化剂，所述C组分为水性氮吡啶类或碳化二亚胺类交联剂；
按照质量份数计算，所述A组分的原料包括水性改性丙烯酸杂化硅氧烷快干树脂40～60份、水性增稠剂0.5～2.5份、水性消泡剂0.1～0.5份、水性流平剂0.2～1份、水性分散剂2～5份、水性基材润湿剂0.2～0.6份、抗菌剂1～5份、消光粉1～5份、助溶剂5～10份、水5～20份和无树脂色浆15～30份；
按照质量份数计算，所述水性改性丙烯酸杂化硅氧烷快干树脂的原料包括双键聚酯预聚体5～10份、硅氧烷单体1～4份、烯烃类单体20～35份、环氧树脂5～10份、丙烯酸类单体2～5份、多元胺单体1～4份、中和剂1.5～4份、引发剂2～5份、溶剂9～15份和水40～45份；
所述A组分、所述B组分和所述C组分的质量比为100：(10～30)：(4～10)。
更进一步说明，所述水性改性丙烯酸杂化硅氧烷快干树脂的酸值为15～20mgKOH/g、羟值为30～50mgKOH/g、每100g树脂中胺基基团的质量百分比含量为0.4～1.5％和有效成分的质量百分比含量为40％～45％。
更进一步说明，所述硅氧烷单体选自KH550、KH560和KH570中的任意一种或多种的组合；
所述烯烃类单体选自苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟乙酯和丙烯酸羟丙酯中的任意一种或多种的组合；
所述环氧树脂选自E-51、E-44和E-20中的任意一种或多种的组合；
所述丙烯酸类单体选自丙烯酸或者甲基丙烯酸；
所述多元胺单体选自乙二胺、丁二胺、二乙基三胺、对苯二胺和异氟尔酮二胺中的任意一种或多种的组合。
更进一步说明，所述水性增稠剂选自聚氨酯缔合型增稠剂、碱溶胀型增稠剂和非离子型增稠剂中的任意一种或多种的组合。
更进一步说明，所述水性消泡剂选自聚醚类消泡剂和硅油类消泡剂中的任意一种或两种的组合；
所述消光粉为气相二氧化硅；
所述无树脂色浆为白浆、黑浆和红浆中的任意一种；
所述助溶剂为十二醇酯、乙二醇单丁醚、二乙二醇单丁醚、丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚、异丁醇、正丁醇和异丙醇中的任意一种或多种的组合。
更进一步说明，所述水性流平剂选自聚醚硅氧烷共聚物流平剂、乙氧基聚二甲基硅氧烷流平剂和聚丙烯酸酯类流平剂等中的任意一种或多种的组合；
所述水性分散剂选自阴离子型分散剂、阳离子型分散剂、非离子型分散剂、两性型分散剂、电中性型分散剂、高分子型超分散剂中的任意一种或多种的组合；
所述水性基材润湿剂选自聚醚硅氧烷共聚物表面活性剂和炔二醇类表面活性剂中的一种或两种的组合。
更进一步说明，所述抗菌剂选自有机抗菌剂、无机抗菌剂和天然抗菌剂中的任意一种或多种的组合；
所述有机抗菌剂选自季胺盐抗菌剂、双胍抗菌剂、醇类抗菌剂、酚类抗菌剂、有机胺类抗菌剂、吡啶类抗菌剂和异噻唑啉酮类抗菌剂中的任意一种或多种的组合；
所述无机抗菌剂选自金属粉末抗菌剂、离子型抗菌剂和光催化型抗菌剂中的任意一种或多种的组合；
所述天然抗菌剂选择植物源抗菌剂和动物源抗菌剂中的任意一种或两种的组合。
一种电子器件用的水性快干抗菌涂料的制备方法，用于所述的电子器件用的水性快干抗菌涂料，包括以下步骤：
步骤A、水性改性丙烯酸杂化硅氧烷快干树脂的制备：将环氧树脂、溶剂和丙烯酸类单体投入反应釜中，升温至100～120℃，反应1～2h；然后将混合均匀的双键聚酯预聚体、硅氧烷单体、丙烯酸类单体、烯烃类单体、引发剂和溶剂缓慢滴入反应釜中，并于3～4.5h滴完，维持反应2～3h，再补加引发剂和溶剂维持反应2～3h后降温至45～50℃；然后加入多元胺单体和溶剂继续反应2～3h后，降温至35～40℃后加入中和剂和溶剂，搅拌均匀后加入水分散至固体份，获得水性改性丙烯酸杂化硅氧烷快干树脂；
步骤B、将水性改性丙烯酸杂化硅氧烷快干树脂投入分散罐中，分散均匀；
步骤C、分散罐中以400～800转/分钟搅拌，加入水性增稠剂、水性消泡剂、水性流平剂、水性基材润湿剂、水性分散剂和无树脂色浆混合分散均匀；
步骤D、分散均匀后，在1000～1200转/分钟下搅拌，加入消光粉，分散均匀，测试体系的细度≤15μm；
步骤E、加入助溶剂和水调节粘度；
步骤F、加入抗菌剂并分散均匀，获得组分A；
步骤G、将组分A、组分B和组分C按比例混合均匀，得到电子器件用的水性快干抗菌涂料。
一种电子器件用的水性快干抗菌涂料的应用，使用所述的电子器件用的水性快干抗菌涂料，将水性快干抗菌涂料或者水性快干抗菌涂料的稀释液涂覆于基材表面，在室温交联固化5～7天或者在75℃～80℃下烘烤固化30min～60min。
更进一步说明，所述基材包括塑料、PBT+PCR、PC+GF、PA+GF、PC+ABS、COC+PMMA和镁铝合金。
与现有技术相比，本发明的实施例具有以下有益效果：
1、本发明中水性涂料所用自制主体树脂(水性改性丙烯酸杂化硅氧烷快干树脂)，通过同时采用聚酯预聚体、环氧树脂、硅氧烷以及多元胺进行改性，使主体树脂的综合性能得到极大的提高的同时，克服了常规方法将不同类型树脂混拼造成的外观变差以及混拼树脂之间相互作用造成的储存稳定性较差的缺陷，大大提高了工艺的效率和施工效率；同时多重改性获得的均一结构克服了混拼体系中易出现的各体系之间极性不均匀导致的漆膜层间附着力差，漆膜体系难以匹配等缺点；
2、在涂料使用过程中通过同时将水性固化剂和水性交联剂引入体系中，大大提高了漆膜最终的交联密度，使漆膜的耐化学性能(如耐酒精性和耐溶剂性)、耐水煮性能和耐磨性能大大提高，相较于其他水性涂料中主要起交联作用的为羟基基团，而导致体系中的羧基处于游离状态，由于羧基较强的亲水性，使其大大降低了漆膜的耐水煮性能，本发明通过用水性氮吡啶类或碳化二亚胺类交联剂将羧基基团进行交联，不仅能够提高漆膜的交联密度，还降低了游离羧酸的亲水性，使漆膜更加致密而具有较好的耐性；
3、通过利用胺类基团同异氰酸酯基团反应活性高，速率快的优点，通过在分子结构中接枝部分胺基基团，使得到的漆膜能够有较快的固化速率，提高了成膜效率和交联度。
具体实施方式
一种电子器件用的水性快干抗菌涂料，其原料包括A组分、B组分和C组分，所述B组分为水性异氰酸酯类固化剂，所述C组分为水性氮吡啶类或碳化二亚胺类交联剂；
按照质量份数计算，所述A组分的原料包括水性改性丙烯酸杂化硅氧烷快干树脂40～60份、水性增稠剂0.5～2.5份、水性消泡剂0.1～0.5份、水性流平剂0.2～1份、水性分散剂2～5份、水性基材润湿剂0.2～0.6份、抗菌剂1～5份、消光粉1～5份、助溶剂5～10份、水5～20份和无树脂色浆15～30份；
按照质量份数计算，所述水性改性丙烯酸杂化硅氧烷快干树脂的原料包括双键聚酯预聚体5～10份、硅氧烷单体1～4份、烯烃类单体20～35份、环氧树脂5～10份、丙烯酸类单体2～5份、多元胺单体1～4份、中和剂1.5～4份、引发剂2～5份、溶剂9～15份和水40～45份；
所述A组分、所述B组分和所述C组分的质量比为100：(10～30)：(4～10)。
通过在通用水性丙烯酸分散体中引入聚酯树脂、环氧树脂、硅氧烷以及多元胺单体同时进行改性，克服了涂料制备过程中将各类型材料混拼造成的体系相容性差，难以实现预期漆膜性能的缺陷，通过将改性单体接枝到丙烯酸主链上，形成结构分布均匀的聚合物，使树脂保持丙烯酸树脂综合性能的同时具有以下特点：聚酯树脂的柔韧性好、光泽高的特点；环氧树脂附着力优异、耐性好的特点；以及硅氧烷耐候性佳、耐化学性能好以及胺基同异氰酸酯交联反应迅速等优势，获得的漆膜在各种基材上均具有较佳的附着力和综合性能，完全满足现有市场对水性产品的技术要求，且具有抗菌效果，能够满足目前的社会环境卫生需求，本发明电子器件用的水性快干抗菌涂料具有以下优点：
(1)本发明水性涂料所用自制主体树脂(水性改性丙烯酸杂化硅氧烷快干树脂)，通过同时采用聚酯预聚体、环氧树脂、硅氧烷以及多元胺进行改性，使主体树脂的综合性能得到极大的提高的同时，克服了常规方法将不同类型树脂混拼造成的外观变差以及混拼树脂之间相互作用造成的储存稳定性较差的缺陷，大大提高了工艺的效率和施工效率；同时多重改性获得的均一结构克服了混拼体系中易出现的各体系之间极性不均匀导致的漆膜层间附着力差，漆膜体系难以匹配等缺点；
(2)本发明在涂料使用过程中通过同时将水性固化剂和水性交联剂引入体系中，大大提高了漆膜最终的交联密度，使漆膜的耐化学性能(如耐酒精性和耐溶剂性)、耐水煮性能和耐磨性能大大提高，相较于其他水性涂料中主要起交联作用的为羟基基团，而导致体系中的羧基处于游离状态，由于羧基较强的亲水性，使其大大降低了漆膜的耐水煮性能，本发明通过用水性氮吡啶类或碳化二亚胺类交联剂将羧基基团进行交联，不仅能够提高漆膜的交联密度，还降低了游离羧酸的亲水性，使漆膜更加致密而具有较好的耐性；
(3)本发明通过利用胺类基团同异氰酸酯基团反应活性高，速率快的优点，通过在分子结构中接枝部分胺基基团，使得到的漆膜能够有较快的固化速率，提高了成膜效率和交联度。
更进一步说明，通过限定所述A组分、所述B组分以及所述C组分之间的质量比为100：(10～30)：(4～10)；当所述A组分和所述B组分质量比一定时，如果C组分的添加量过高，会使制备的成品活化期变短，且有大量的C组分难以同A组分中的羧酸交联而游离于漆膜中，影响最终漆膜的耐化学性能，当C组分的添加量太少时，不能完全将树脂中的亲水基团反应完全而使耐水性能变差；当A组分和所述C组分质量比一定时；如果B组分的添加量过高，会使交联密度变高导致漆膜附着力变差，柔韧性变差，B组分的添加量太少时难以使活性的羟基和胺基完全交联而使活泼基团游离于分子结构中，影响漆膜的耐化学性能和硬度；因此要使获得的漆膜具有较好的物理性能和耐化学性能，合适的材料配比极其关键。
优选地，所述A组分的原料包括水性改性丙烯酸杂化硅氧烷快干树脂45～55份、水性增稠剂0.5～2.5份、水性消泡剂0.1～0.5份、水性流平剂0.2～1份、水性分散剂2～5份、水性基材润湿剂0.2～0.6份、抗菌剂1～5份、消光粉1～5份、助溶剂5～10份、水5～20份和无树脂色浆15～30份。
优选地，所述B组分水性异氰酸酯类固化剂为水性HDI三聚体或IPDI三聚体，所述C组分交联剂为氮吡啶或碳化二亚胺。
更进一步说明，所述水性改性丙烯酸杂化硅氧烷快干树脂的酸值为15～20mgKOH/g、羟值为30～50mgKOH/g、每100g树脂中胺基基团的质量百分比含量为0.4～1.5％和有效成分的质量百分比含量为40％～45％。
传统的油性树脂的分散介质为溶剂，在成膜过程中会挥发出大量的溶剂而污染环境，且其水溶性差，因此要使树脂水溶需要引入适量的亲水基团，如羧酸基团即树脂需要适量的酸值，酸值高水溶性好，但亲水基团太多，会导致制备的水性树脂耐化学性能和耐水性差；如果酸值过低，水性树脂的亲水性变差而影响水性树脂的储存稳定性；羟值和胺基含量的主要作用为漆膜成膜过程的交联反应，交联基团较高时树脂的耐性较好，但树脂的柔韧性和附着力等物理机械性能变差，而交联基团较少时，漆膜耐化学性能变差；其中胺基交联基团量太多会导致漆膜活化期变短，不利于施工，量太少时起不到快干效果；同时有效成分涉及到漆膜的外观性能，有效成分含量高时漆膜丰满度好，外观效果优异，但是生产过程体系粘度较高，实际生产较困难，而有效成分过低时制备的漆膜外观差，丰满度低，难以满足市场对于漆膜的外观要求，因此综合各因素对成膜后漆膜的性能和外观影响，以及原漆稳定性的影响，水性改性丙烯酸杂化硅氧烷快干树脂相关参数指标在此范围为最佳。
更进一步说明，所述硅氧烷单体选自KH550、KH560和KH570中的任意一种或多种的组合；
所述烯烃类单体选自苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟乙酯和丙烯酸羟丙酯中的任意一种或多种的组合；
所述环氧树脂选自E-51、E-44和E-20中的任意一种或多种的组合；
所述丙烯酸类单体选自丙烯酸或者甲基丙烯酸；
所述多元胺单体选自乙二胺、丁二胺、二乙基三胺、对苯二胺和异氟尔酮二胺中的任意一种或多种的组合。
所述水性改性丙烯酸杂化硅氧烷快干树脂通过同时采用聚酯预聚体、环氧树脂、硅氧烷以及多元胺进行改性，使主体树脂的综合性能得到极大的提高的同时，克服了常规方法将不同类型树脂混拼造成的外观变差以及混拼树脂之间相互作用造成的储存稳定性较差的缺陷，大大提高了工艺的效率和施工效率；同时多重改性获得的均一结构克服了混拼体系中易出现的各体系之间极性不均匀导致的漆膜层间附着力差，漆膜体系难以匹配等缺点。
优选地，所述水性增稠剂选自聚氨酯缔合型增稠剂、碱溶胀型增稠剂和非离子型增稠剂中的任意一种或多种的组合。
通过添加所述水性增稠剂，能够使涂料增稠，防止施工中出现流挂现象，而且能赋予涂料优异的机械性能和贮存稳定性。优选地，所述水性增稠剂为水性聚氨酯缔合型增稠剂和碱溶胀型增稠剂的混合物，所述水性聚氨酯缔合型增稠剂与所述碱溶胀型增稠剂的质量比为(2～20)：1。
更进一步说明，所述水性消泡剂选自聚醚类消泡剂和硅油类消泡剂中的任意一种或两种的组合；
所述消光粉为气相二氧化硅；
所述无树脂色浆为白浆、黑浆和红浆中的任意一种；
所述助溶剂为十二醇酯、乙二醇单丁醚、二乙二醇单丁醚、丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚、异丁醇、正丁醇和异丙醇中的任意一种或多种的组合。
通过添加所述水性消泡剂，能够有效减少原料混合过程中的气泡产生。优选地，所述水性消泡剂为聚醚类消泡剂和硅油类消泡剂的混合物，所述聚醚类消泡剂和硅油类消泡剂的质量比为(0.5～4)：1。优选地，所述无树脂色浆为黑浆。
更进一步说明，所述水性流平剂选自聚醚硅氧烷共聚物流平剂、乙氧基聚二甲基硅氧烷流平剂和聚丙烯酸酯类流平剂等中的任意一种或多种的组合；
所述水性分散剂选自阴离子型分散剂、阳离子型分散剂、非离子型分散剂、两性型分散剂、电中性型分散剂、高分子型超分散剂中的任意一种或多种的组合；
所述水性基材润湿剂选自聚醚硅氧烷共聚物表面活性剂和炔二醇类表面活性剂中的一种或两种的组合。
通过添加所述水性流平剂、所述水性分散剂和所述水性基材润湿剂，能够提高涂料的涂覆效果，提高涂料对底材的润湿性和流平性。优选地，所述水性流平剂为聚醚硅氧烷共聚物流平剂和聚丙烯酸酯类流平剂的混合物，所述聚醚类消泡剂和硅油类消泡剂的质量比为(0.2～5)：1；
所述水性分散剂为阴离子型分散剂与高分子型(包括高中低分子量)超分散剂的混合物，所述阴离子型分散剂与高分子型超分散剂的质量比为(1～6)：3；
所述水性基材润湿剂为聚醚硅氧烷共聚物表面活性剂与炔二醇类表面活性剂的混合物，所述聚醚硅氧烷共聚物表面活性剂与炔二醇类表面活性剂的质量比为(1～9)：3。
更进一步说明，所述抗菌剂选自有机抗菌剂、无机抗菌剂和天然抗菌剂中的任意一种或多种的组合；
所述有机抗菌剂选自季胺盐抗菌剂、双胍抗菌剂、醇类抗菌剂、酚类抗菌剂、有机胺类抗菌剂、吡啶类抗菌剂和异噻唑啉酮类抗菌剂中的任意一种或多种的组合；
所述无机抗菌剂选自金属粉末抗菌剂、离子型抗菌剂和光催化型抗菌剂中的任意一种或多种的组合；
所述天然抗菌剂选择植物源抗菌剂和动物源抗菌剂中的任意一种或两种的组合。
通过添加所述抗菌剂，使得涂料的抗菌效果优异，能够满足电子器件对涂料的抗菌需求。具体地，所述金属粉末抗菌剂主要有Ag、Cu、Zn等金属粉末抗菌剂，所述光催化型抗菌剂主要有二氧化钛抗菌剂和氧化锌抗菌剂，所述天然抗菌剂主要为从动植物中提取的具有抗菌活性的活性物质，分为植物源抗菌剂和动物源抗菌剂。优选地，所述抗菌剂为水溶性银离子抗菌剂。
一种电子器件用的水性快干抗菌涂料的制备方法，用于制备所述的电子器件用的水性快干抗菌涂料，包括以下步骤：
步骤A、水性改性丙烯酸杂化硅氧烷快干树脂的制备：将环氧树脂、溶剂和丙烯酸类单体投入反应釜中，升温至100～120℃，反应1～2h；然后将混合均匀的双键聚酯预聚体、硅氧烷单体、丙烯酸类单体、烯烃类单体、引发剂和溶剂缓慢滴入反应釜中，并于3～4.5h滴完，维持反应2～3h，再补加引发剂和溶剂维持反应2～3h后降温至45～50℃；然后加入多元胺单体和溶剂继续反应2～3h后，降温至35～40℃后加入中和剂和溶剂，搅拌均匀后加入水分散至固体份，获得水性改性丙烯酸杂化硅氧烷快干树脂；
步骤B、将水性改性丙烯酸杂化硅氧烷快干树脂投入分散罐中，分散均匀；
步骤C、分散罐中以400～800转/分钟搅拌，加入水性增稠剂、水性消泡剂、水性流平剂、水性基材润湿剂、水性分散剂和无树脂色浆混合分散均匀；
步骤D、分散均匀后，在1000～1200转/分钟下搅拌，加入消光粉，分散均匀，测试体系的细度≤15μm；
步骤E、加入助溶剂和水调节粘度；
步骤F、加入抗菌剂并分散均匀，获得组分A；
步骤G、将组分A、组分B和组分C按比例混合均匀，得到电子器件用的水性快干抗菌涂料。
更进一步说明，所述水性改性丙烯酸杂化硅氧烷快干树脂是通过采用含双键聚酯预聚体、硅氧烷单体、丙烯酸类单体、烯烃类单体共同混合均匀缓慢滴加至环氧接枝丙烯酸类单体预聚物中，在一定的温度下进行自由基聚合获得水性改性丙烯酸杂化硅氧烷树脂，再通过向树脂中加入多元胺单体同环氧基团进行接枝反应引入胺基活性基团获得酸值为15～20mgKOH/g、羟值为30～50mgKOH/g、每100g树脂中胺基基团的质量百分比含量为0.4～1.5％和有效成分的质量百分比含量为40％～45％的水性改性丙烯酸杂化硅氧烷快干树脂。
优选地，所述步骤A中，将环氧树脂、溶剂和丙烯酸类单体投入反应釜中，升温至120℃，反应1.5h；然后将混合均匀的双键聚酯预聚体、硅氧烷单体、丙烯酸类单体、烯烃类单体、引发剂和溶剂缓慢滴入反应釜中，并于4h滴完，维持反应2h，再补加引发剂和溶剂维持反应2h后降温至50℃；然后加入多元胺单体和溶剂继续反应2h后，降温至40℃后加入中和剂和溶剂，搅拌均匀后加入水分散至固体份，获得水性改性丙烯酸杂化硅氧烷快干树脂。
更进一步说明，按照质量百分比计算，所述双键聚酯预聚体由顺酐5％、己二酸28％、对苯二甲酸22％、新戊二醇18％和乙二醇27％在反应釜中缓慢升温至220℃下酯化缩聚得到，产物的酸值≤10mgKOH/g，羟值100～200mgKOH/g；更优为酸值≤5mgKOH/g，羟值为120～150mgKOH/g。
更进一步说明，所述水性改性丙烯酸杂化硅氧烷快干树脂的制备过程中的溶剂为异丙醇和乙二醇单丁醚，引发剂为过氧化苯甲酰，中和剂为二甲基乙醇胺。
更进一步说明，所述步骤E中，加入助溶剂和水，以使体系具有较好的施工粘度，调节好粘度后测量pH，以节约施工时间，提高施工效率，向调好粘度的分散罐中加入抗菌剂并分散均匀，获得具有抗菌效果的水性涂料组分A，将组分A、组分B和组分C按比例混合均匀，得到电子器件用的水性快干抗菌涂料。
优选地，所述步骤C中的搅拌速度为500转/分钟搅拌分散15min使体系混合均匀；所述步骤D中，搅拌均匀后，将分散速率升至1100转/分钟，加入消光粉，分散20min，至体系的细度≤15μm，获得半成品。
一种电子器件用的水性快干抗菌涂料的应用，使用所述的电子器件用的水性快干抗菌涂料，将水性快干抗菌涂料或者水性快干抗菌涂料的稀释液涂覆于基材表面，在室温交联固化5～7天或者在75℃～80℃下烘烤固化30min～60min。
将水性快干抗菌涂料涂覆于基材表面并固化后，漆膜外观效果好，漆膜丰满度好，能够满足漆膜的性能和外观要求。优选地，可以采用喷涂的方式将水性快干抗菌涂料涂覆于基材的表面。
更进一步说明，所述基材包括塑料、PBT+PCR、PC+GF、PA+GF、PC+ABS、COC+PMMA和镁铝合金。
所述水性快干抗菌涂料可以涂覆于多种基材表面，应用范围广，能够满足不同基材的应用需求。
为了便于理解本发明，下面对本发明进行更全面的描述。本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
水性改性丙烯酸杂化硅氧烷快干树脂的制备：
将a组分投入反应釜中，升温至120℃，反应1.5h，检测酸值≤1mgKOH/g；然后将混合均匀的b组分缓慢滴入反应釜中，并于4h滴完，滴完后在120℃下维持反应2h，再加入c组分维持反应2h后降温至50℃；然后加入d组分继续反应2h后，降温至40℃后加入e组分，搅拌均匀后加入f组分分散至固体份，获得水性改性丙烯酸杂化硅氧烷快干树脂；
水性改性丙烯酸杂化硅氧烷快干树脂A和水性改性丙烯酸杂化硅氧烷快干树脂B的原料添加量如下表1所示(其中1份为10g)：
表1水性改性丙烯酸杂化硅氧烷快干树脂的原料组分
Figure BDA0003874169890000151
Figure BDA0003874169890000161
其中：制得的水性改性丙烯酸杂化硅氧烷快干树脂A的物理指标为：酸值为19.5mgKOH/g、羟值为50mgKOH/g、每100g树脂中胺基基团的质量百分比含量为0.5％、有效成分的质量百分比含量为45％、粘度为2000mPaS/25℃；制得的水性改性丙烯酸杂化硅氧烷快干树脂B的物理指标为：酸值为19.5mgKOH/g、羟值为50mgKOH/g、每100g树脂中胺基基团的质量百分比含量为1％、有效成分的质量百分比含量为45％、粘度为3000mPaS/25℃。
使用上述制得的水性改性丙烯酸杂化硅氧烷快干树脂A和水性改性丙烯酸杂化硅氧烷快干树脂B制备涂料：
实施例1(原料添加量如表2所示)
步骤A、将A1投入分散罐中，分散均匀；
步骤B、分散罐中以500转/分钟搅拌，依次加入A2～A11以及A13，混合分散15min使体系混合均匀；
步骤C、分散均匀后，在1100转/分钟下搅拌，加入A14，分散均匀，测试体系的细度≤15μm；
步骤D、加入A15和A16调节粘度至65～90S(涂-4#)，测量pH为8～9；
步骤E、加入A12并分散均匀，获得组分A；
步骤F、将组分A、组分B和组分C按100:20:10混合均匀，静置消泡后，得到电子器件用的水性快干抗菌涂料。
表2实施例1的电子器件用的水性快干抗菌涂料的原料组分
Figure BDA0003874169890000171
Figure BDA0003874169890000181
实施例2
在本实施例中，原料添加量如表3所示，其余制备方法与实施例1一致，制得电子器件用的水性快干抗菌涂料。
表3实施例2的电子器件用的水性快干抗菌涂料的原料组分
Figure BDA0003874169890000182
Figure BDA0003874169890000191
对比例1
在本实施例中，原料添加量如表4所示，且省略步骤E，其余制备方法与实施例1一致，制得一种涂料。
表4对比例1的电子器件用的水性快干抗菌涂料的原料组分
Figure BDA0003874169890000192
Figure BDA0003874169890000201
对比例2
在本实施例中，原料添加量如表5所示，且步骤F中不添加组分C，其余制备方法与实施例1一致，制得一种涂料。
表5对比例2的电子器件用的水性快干抗菌涂料的原料组分
Figure BDA0003874169890000211
对比例3(原料添加量如表6所示)
步骤A、将A1～A4投入分散罐中，分散均匀；
步骤B、分散罐中以500转/分钟搅拌，依次加入A5～A14以及A16，混合分散15min使体系混合均匀；
步骤C、分散均匀后，在1100转/分钟下搅拌，加入A17，分散均匀，测试体系的细度≤15μm；
步骤D、加入A18和A19调节粘度至65～90S(涂-4#)，测量pH为8～9；
步骤E、加入A15并分散均匀，获得组分A；
步骤F、将组分A、组分B和组分C按100:20:10混合均匀，静置消泡后，得到电子器件用的水性快干抗菌涂料。
表6对比例3的电子器件用的水性快干抗菌涂料的原料组分
Figure BDA0003874169890000221
Figure BDA0003874169890000231
性能测试：
将实施例1～2和对比例1～3制得的涂料喷涂于ABS板表面，在室温交联固化7天，待完全固化后进行表干时间、摆杆硬度、附着力、铅笔硬度、光泽、柔韧性、耐RCA、耐酒精、耐丁酮、耐水煮和抗菌性的测试；
耐溶剂(酒精和丁酮)和耐RCA测试是对制备好的样板(室温放置7d后)通过施加一定的力的摩擦仪来回摩擦直至漆膜表面出现异常的次数；
摆杆硬度采用GB/T 1730-2007《漆膜硬度测定法摆杆阻尼试验》进行测试，附着力采用GB/T 1720-2020《漆膜划圈试验》进行测试，铅笔硬度采用GB/T6739-2006《色漆和清漆:铅笔法测定漆膜硬度》进行测试，光泽采用GB/T 9754-2007《不含金属颜料的色漆漆膜的镜面光泽的测定》进行测试，柔韧性采用GB/T 1731-1993《漆膜柔韧性测定法》进行测试。
抗菌性通过采用GB/T 21866-2008的测试方法和标准进行监测分析，测试结果如下表7所示：
表7实施例1～2和对比例1～3性能测试结果
Figure BDA0003874169890000241
Figure BDA0003874169890000251
从测试结果可以看出，实施例2所表现出的性能效果最佳，由于结构中引入了较多活泼胺基基团，使得漆膜成膜时的交联速率较快，相对而言实施例1、对比例1和对比例2中由于活泼胺基的含量相对较小，使得其干性相较于实施例2稍差，但依然较传统混拼体系干性有较大的提高；
通过抗菌分析发现，引入抗菌剂体系抗菌效果与无抗菌剂体系相比，抗菌率得到了极大的提高，对比例1没有引入抗菌剂，抗菌效果明显比实施例1和实施例2差；
此外，采用多种树脂对丙烯酸树脂改性的性能较传统混拼体系性能有极大的提升，如耐RCA、耐酒精以及耐丙酮性，因为改性体系引入的交联基团增大了分子结构的交联密度，同时体系分子结构的均一性，进一步使形成的漆膜具有较好的致密性，使其表现出比混拼体系造成的结构不均一或混溶性差导致的外观效果差等更好的效果和外观，而对比例2中由于缺少C组分对亲水基团进行交联导致其性能受到了一定的影响，相较于实例1、实施例2和对比例1表现出较差的耐性，但依然比传统的混拼体系表现出较好的效果，因为分子结构具有均一性和高的反应活性。
综上，本发明通过引入多组分改性丙烯酸树脂获得的结构均一、引入高活性反应基团和有机硅自交联等结构使漆膜的干性和性能得到大大的提高，大大提高了涂装工艺效率和能耗，能够满足电子器件所需涂膜性能要求。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电子器件用的水性快干抗菌涂料，其特征在于，其原料包括A组分、B组分和C组分，所述B组分为水性异氰酸酯类固化剂，所述C组分为水性氮吡啶类或碳化二亚胺类交联剂；
按照质量份数计算，所述A组分的原料包括水性改性丙烯酸杂化硅氧烷快干树脂40～60份、水性增稠剂0.5～2.5份、水性消泡剂0.1～0.5份、水性流平剂0.2～1份、水性分散剂2～5份、水性基材润湿剂0.2～0.6份、抗菌剂1～5份、消光粉1～5份、助溶剂5～10份、水5～20份和无树脂色浆15～30份；
按照质量份数计算，所述水性改性丙烯酸杂化硅氧烷快干树脂的原料包括双键聚酯预聚体5～10份、硅氧烷单体1～4份、烯烃类单体20～35份、环氧树脂5～10份、丙烯酸类单体2～5份、多元胺单体1～4份、中和剂1.5～4份、引发剂2～5份、溶剂9～15份和水40～45份；
所述A组分、所述B组分和所述C组分的质量比为100：(10～30)：(4～10)。
2.根据权利要求1所述的电子器件用的水性快干抗菌涂料，其特征在于，所述水性改性丙烯酸杂化硅氧烷快干树脂的酸值为15～20mgKOH/g、羟值为30～50mgKOH/g、每100g树脂中胺基基团的质量百分比含量为0.4～1.5％和有效成分的质量百分比含量为40％～45％。
3.根据权利要求1所述的电子器件用的水性快干抗菌涂料，其特征在于，所述硅氧烷单体选自KH550、KH560和KH570中的任意一种或多种的组合；
所述烯烃类单体选自苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟乙酯和丙烯酸羟丙酯中的任意一种或多种的组合；
所述环氧树脂选自E-51、E-44和E-20中的任意一种或多种的组合；
所述丙烯酸类单体选自丙烯酸或者甲基丙烯酸；
所述多元胺单体选自乙二胺、丁二胺、二乙基三胺、对苯二胺和异氟尔酮二胺中的任意一种或多种的组合。
4.根据权利要求1所述的电子器件用的水性快干抗菌涂料，其特征在于，所述水性增稠剂选自聚氨酯缔合型增稠剂、碱溶胀型增稠剂和非离子型增稠剂中的任意一种或多种的组合。
5.根据权利要求1所述的电子器件用的水性快干抗菌涂料，其特征在于，所述水性消泡剂选自聚醚类消泡剂和硅油类消泡剂中的任意一种或两种的组合；
所述消光粉为气相二氧化硅；
所述无树脂色浆为白浆、黑浆和红浆中的任意一种；
所述助溶剂为十二醇酯、乙二醇单丁醚、二乙二醇单丁醚、丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚、异丁醇、正丁醇和异丙醇中的任意一种或多种的组合。
6.根据权利要求1所述的电子器件用的水性快干抗菌涂料，其特征在于，所述水性流平剂选自聚醚硅氧烷共聚物流平剂、乙氧基聚二甲基硅氧烷流平剂和聚丙烯酸酯类流平剂等中的任意一种或多种的组合；
所述水性分散剂选自阴离子型分散剂、阳离子型分散剂、非离子型分散剂、两性型分散剂、电中性型分散剂、高分子型超分散剂中的任意一种或多种的组合；
所述水性基材润湿剂选自聚醚硅氧烷共聚物表面活性剂和炔二醇类表面活性剂中的一种或两种的组合。
7.根据权利要求1所述的电子器件用的水性快干抗菌涂料，其特征在于，所述抗菌剂选自有机抗菌剂、无机抗菌剂和天然抗菌剂中的任意一种或多种的组合；
所述有机抗菌剂选自季胺盐抗菌剂、双胍抗菌剂、醇类抗菌剂、酚类抗菌剂、有机胺类抗菌剂、吡啶类抗菌剂和异噻唑啉酮类抗菌剂中的任意一种或多种的组合；
所述无机抗菌剂选自金属粉末抗菌剂、离子型抗菌剂和光催化型抗菌剂中的任意一种或多种的组合；
所述天然抗菌剂选择植物源抗菌剂和动物源抗菌剂中的任意一种或两种的组合。
8.一种电子器件用的水性快干抗菌涂料的制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求1～7任意一项所述的电子器件用的水性快干抗菌涂料，包括以下步骤：
步骤A、水性改性丙烯酸杂化硅氧烷快干树脂的制备：将环氧树脂、溶剂和丙烯酸类单体投入反应釜中，升温至100～120℃，反应1～2h；然后将混合均匀的双键聚酯预聚体、硅氧烷单体、丙烯酸类单体、烯烃类单体、引发剂和溶剂缓慢滴入反应釜中，并于3～4.5h滴完，维持反应2～3h，再补加引发剂和溶剂维持反应2～3h后降温至45～50℃；然后加入多元胺单体和溶剂继续反应2～3h后，降温至35～40℃后加入中和剂和溶剂，搅拌均匀后加入水分散至固体份，获得水性改性丙烯酸杂化硅氧烷快干树脂；
步骤B、将水性改性丙烯酸杂化硅氧烷快干树脂投入分散罐中，分散均匀；
步骤C、分散罐中以400～800转/分钟搅拌，加入水性增稠剂、水性消泡剂、水性流平剂、水性基材润湿剂、水性分散剂和无树脂色浆混合分散均匀；
步骤D、分散均匀后，在1000～1200转/分钟下搅拌，加入消光粉，分散均匀，测试体系的细度≤15μm；
步骤E、加入助溶剂和水调节粘度；
步骤F、加入抗菌剂并分散均匀，获得组分A；
步骤G、将组分A、组分B和组分C按比例混合均匀，得到电子器件用的水性快干抗菌涂料。
9.一种电子器件用的水性快干抗菌涂料的应用，其特征在于，使用如权利要求1～7任意一项所述的电子器件用的水性快干抗菌涂料，将水性快干抗菌涂料或者水性快干抗菌涂料的稀释液涂覆于基材表面，在室温交联固化5～7天或者在75℃～80℃下烘烤固化30min～60min。
10.根据权利要求9所述的电子器件用的水性快干抗菌涂料的应用，其特征在于，所述基材包括塑料、PBT+PCR、PC+GF、PA+GF、PC+ABS、COC+PMMA和镁铝合金。
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