CN116063920A - 一种准分子氮气保护固化uv涂料及其固化工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种准分子氮气保护固化UV涂料，包括如下质量百分数的成分组成：脂肪族聚氨酯丙烯酸酯树脂(六官能团树脂)：20‑60％、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯树脂(双官能团树脂)：20‑40％、有机硅改性丙烯酸酯树脂：8‑30％、HDDA：10‑25％、光引发剂：3.5‑9％、紫外线吸收剂：0.5‑2％、消泡剂：0.1‑0.3％、流平剂：0.2‑1％。本发明还公开了其固化工艺，UV涂料可以做出肤感效果也可以做出磨砂效果，两种不同效果的转变只需要调整UV涂料的固化工艺而不需要更换不同的油漆品种；油漆配方中不需要磨砂粉和哑光粉，即可使油漆漆膜产生磨砂效果。
Description
技术领域
本发明涉及装饰用品技术领域，具体是指一种准分子氮气保护固化UV涂料及其固化工艺。
背景技术
现有的光固化涂料，是指涂料产品在紫外光(波长为320—390nm)的照射下，使光引发剂吸收UV能量后发生激活，导致分子断裂形成自由基或阳离子，从而引发涂料中不饱和双键物质的化学反应，固化成膜，UV漆的固化速度快，通过紫外线照射，在极短的时间内达到表面干燥。当涂膜由湿膜变干膜时，其收缩率较大，内应力相对也大，使涂层间附著性差。UV漆的硬度普遍强于其他种类的漆，通常涂膜越硬，则越脆，越不耐磨，涂膜也容易开裂。当涂膜的硬度超过要求时，随著涂覆物品表面热胀冷缩或湿胀乾缩的变化，表面漆膜的变化因缺乏弹性而不能随地板的微量变形而变形，从而出现裂纹。
公开号为CN112175506A的中国发明公开了一种紫外光固化涂料及其制备方法。该紫外光固化涂料包括如下重量份的组份:两官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸酯树脂10～70份；两官能度聚酯丙烯酸酯5～20份；四官能度聚氨酯丙烯酸酯5～20份；光引发剂2～9份；绒毛粉1～10份；手感助剂0.1～2份；润湿剂0.5～2份；消泡剂0.05～0.2份；流平剂0.1～2份；活性单体5～30份；该紫外光固化涂料存在的问题有：一、一种油漆只能产生一种装饰效果，不能通过调整油漆固化工艺而使之产生第二种装饰效果，如准分子肤感UV漆的漆膜只能产生肤感效果、准分子磨砂漆的漆膜只能形成磨砂效果；二、市场上的磨砂漆需要添加磨砂粉和哑光粉。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种能够无需更换涂料品种就可以达到转变两种油漆质感的准分子氮气保护固化UV涂料及其固化工艺。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种准分子氮气保护固化UV涂料，按照质量百分数，包括：由脂肪族聚氨酯丙烯酸酯树脂(六官能团树脂)：20-60％、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯树脂(双官能团树脂)：20-40％、有机硅改性丙烯酸酯树脂：8-30％、HDDA：10-25％、光引发剂：3.5-9％、紫外线吸收剂：0.5-2％、消泡剂：0.1-0.3％、流平剂：0.2-1％组成；脂肪族聚氨酯丙烯酸酯树脂提供高的交联密度和固化速度，且有利于深层固化，高官能团树脂在175纳米或者185纳米的光源下经过氮气保护发生的聚合和交联反应能提供更高的表面硬度和更高的涂料交联密度，脂肪族聚氨酯丙烯酸酯树脂可以提供绒毛触感效果，因为其具有好的弹性和柔韧性，加上准分子灯的紫外光波长极短且波长单一，其穿透力是纳米级(分子级)的，固化所形成的漆膜厚度也就是纳米级的，纳米级的超薄漆膜漂浮在微凝胶的漆液之上，微观层面上就产生了凸凹不平效果，综合以上两种效果就能产生绒毛触感；有机硅改性丙烯酸酯树脂可以使漆膜具有好的滑爽手感，滑爽手感结合绒毛手感可以得到肤感触感效果，流平剂主要起流平作用和滑爽效果，协助提供滑爽手感。
进一步的，所述UV涂料制作出来的粘度为1600±200mPa.s/25℃。
进一步的，所述紫外线吸收剂采用助剂C；助剂C具有很强的紫外线吸收功能，因为能够吸收紫外线，所以能够控制微凝胶的固化程度从而可以控制后续的准分子固化程度，以保证准分子固化可以形成肤感效果或者磨砂效果，进而通过调整固化工艺而实现肤感效果和磨砂效果的转变。
进一步的，所述光引发剂包括光引发剂MBF：2-7％、光引发剂TPO：0.5-2％；光引发剂MBF(苯甲酰甲酸甲酯)主要是起到固化漆膜的作用并具有好的耐黄变性，光引发剂TPO(二苯基-(2，4，6-三甲基苯甲酰)氧磷)主要是起到深层固化的作用，有利于保证漆膜附着力。
进一步的，所述消泡剂为有机硅消泡剂或聚醚消泡剂。
一种准分子氮气保护固化UV涂料的固化工艺，包括固化工艺分为三个阶段：第一阶段：对UV涂料通过LED灯或者镓灯预固化，使UV涂料形成微凝胶状态；第二阶段：使用准分子灯氮气保护固化，使UV涂料浅表层固化；第三阶段：使用汞灯全固化，使漆膜完全固化。
进一步的，所述UV涂料中丙烯酸双键在吸收175纳米或者185纳米此种超短波波长的紫外线后，可生成自由基而可以无需光引发剂。
进一步的，所述准分子灯光源的波长在175～185纳米之间。
进一步的，所述汞灯固化能量大于800mj/cm2。
进一步的，在第二阶段的准分子固化中涂料只有表面极薄一层被固化，薄层的聚合和交联，会发生收缩，在微观层面会形成不光滑的表面，并漂浮在不固化的下层液体上，微观层面上就产生了凸凹不平。
本发明相比现有技术具有以下优点及有益效果：
1、本发明同一个油漆可以做出肤感效果也可以做出磨砂效果，两种不同效果的转变只需要调整UV涂料的固化工艺而不需要更换不同的油漆品种；油漆配方中不需要磨砂粉和哑光粉，即可使油漆漆膜产生磨砂效果。
2、准分子氮气保护固化可以使浅表层油漆固化形成的漆膜漂浮在下层未固化漆液之上，从而实现模仿消光剂的消光和模仿磨砂粉的磨砂效果。前期漆液的微凝胶固化程度可以控制后续的准分子固化程度，以保证准分子固化可以形成肤感效果或者磨砂效果，不易开裂。从而通过调整固化工艺而实现肤感效果和磨砂效果的转变。
3、本发明涂料由于既可以作肤感UV漆使用，又可以作磨砂UV漆使用，对于涂料研发生产企业可以降低涂料配方SKU数量，降低涂料生产品类，从而降低制费用量，降低生产成本，为生产和仓储提供便利性。对于涂料使用企业可以降低仓储产品种类，有利于库存备货，降低领出库时的出错机率，提高生产效果和品质稳定性。
具体实施方式
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。
下面将结合本发明的实施例，对本发明的实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书中的术语“包括”、“包含”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
一种准分子氮气保护固化UV涂料，按照质量百分数，包括：由脂肪族聚氨酯丙烯酸酯树脂(六官能团树脂)：20-60％、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯树脂(双官能团树脂)：20-40％、有机硅改性丙烯酸酯树脂：8-30％、HDDA：10-25％、光引发剂：3.5-9％、紫外线吸收剂：0.5-2％、消泡剂：0.1-0.3％、流平剂：0.2-1％组成；脂肪族聚氨酯丙烯酸酯树脂(六官能团树脂)提供高的交联密度和固化速度，且有利于深层固化，高官能团树脂在175纳米或者185纳米的光源下经过氮气保护发生的聚合和交联反应能提供更高的表面硬度和更高的涂料交联密度，脂肪族聚氨酯丙烯酸酯树脂(双官能团树脂)可以提供绒毛触感效果，因为其具有好的弹性和柔韧性，脂肪族聚氨酯丙烯酸酯树脂(双官能团树脂)，是一种按照聚氨酯的生产工艺和丙烯酸酯的生产工艺，混合出来的树脂，综合了聚氨酯和丙烯酸酯树脂的性能，能够在漆膜里提供弹性手感；加上准分子灯的紫外光波长极短且波长单一，其穿透力是纳米级(分子级)的，固化所形成的漆膜厚度也就是纳米级的，纳米级的超薄漆膜漂浮在微凝胶的漆液之上，微观层面上就产生了凸凹不平效果，综合以上两种效果就能产生绒毛触感；有机硅改性丙烯酸酯树脂可以使漆膜具有好的滑爽手感，滑爽手感结合绒毛手感可以得到肤感触感效果，流平剂主要起流平作用和滑爽效果，协助提供滑爽手感。
本发明UV涂料制作出来的粘度为1600±200mPa.s/25℃；所述紫外线吸收剂采用助剂C；助剂C具有很强的紫外线吸收功能，因为能够吸收紫外线，所以能够控制微凝胶的固化程度从而可以控制后续的准分子固化程度，以保证准分子固化可以形成肤感效果或者磨砂效果，进而通过调整固化工艺而实现肤感效果和磨砂效果的转变；所述光引发剂包括光引发剂MBF：2-7％、光引发剂TPO：0.5-2％；光引发剂MBF(苯甲酰甲酸甲酯)主要是起到固化漆膜的作用并具有好的耐黄变性，光引发剂TPO(二苯基-(2，4，6-三甲基苯甲酰)氧磷)主要是起到深层固化的作用，有利于保证漆膜附着力；所述消泡剂为有机硅消泡剂或聚醚消泡剂。
所述UV涂料中丙烯酸双键在吸收175纳米或者185纳米此种超短波波长的紫外线后，可生成自由基而可以无需光引发剂；准分子灯光源的波长在175～185纳米之间；汞灯固化能量大于800mj/cm2。在第二阶段的准分子固化中涂料只有表面极薄一层被固化，薄层的聚合和交联，会发生收缩，在微观层面会形成不光滑的表面，并漂浮在不固化的下层液体上，微观层面上就产生了凸凹不平，第二阶段固化需要在氮气保护下进行，使操作环境的氧气浓度低于100ppm。这种消光方法由于不需要使用消光剂，也称为物理消光，同时由于在175纳米或者185纳米的光源下发生的聚合和交联可提供高的表面硬度和高的涂料密度，从而使涂料具有更好的耐物理化学性能，本发明创造的准分子UV涂料可以根据装饰效果的需要，通过调整固化工艺使漆膜在磨砂效果和肤感效果之间进行转变，同时油漆配方中不需要添加哑光粉和磨砂粉就可以产生磨砂效果，本发明的研究充分运用了UV漆的固化机理，固化过程中充分利用了微凝胶理论、颗粒漂浮理论，同时用活了消光剂的消光原理和漆液梯度固化原理，漆液梯度固化原理是实现颗粒漂浮理论的前提，微凝胶理论是能够实现颗粒漂浮理论的基础，消光剂的消光原理是设计本项目的基本原理和原则。
实施例一
一种准分子氮气保护固化UV涂料，按照质量百分数，包括脂肪族聚氨酯丙烯酸酯树脂(六官能团树脂)：25％、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯树脂(双官能团树脂)：30％、有机硅改性丙烯酸酯树脂：25％、HDDA：16％、光引发剂MBF：2％、光引发剂TPO：0.5％、紫外线吸收剂：1.2％、消泡剂：0.1％、流平剂：0.2％。
实施例二
一种准分子氮气保护固化UV涂料，按照质量百分数，包括脂肪族聚氨酯丙烯酸酯树脂(六官能团树脂)：31％、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯树脂(双官能团树脂)：26％、有机硅改性丙烯酸酯树脂：20％、HDDA：18％、光引发剂MBF：2％、光引发剂TPO：1％、紫外线吸收剂：1.5％、消泡剂：0.2％、流平剂：0.3％。
实施例三
一种准分子氮气保护固化UV涂料，按照质量百分数，包括脂肪族聚氨酯丙烯酸酯树脂(六官能团树脂)：50％、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯树脂(双官能团树脂)：20％、有机硅改性丙烯酸酯树脂：8％、HDDA：10％、光引发剂MBF：7％、光引发剂TPO：2％、紫外线吸收剂：2％、消泡剂：0.3％、流平剂：0.7％。
实施例四
一种准分子氮气保护固化UV涂料，按照质量百分数，包括脂肪族聚氨酯丙烯酸酯树脂(六官能团树脂)：55％、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯树脂(双官能团树脂)：15％、有机硅改性丙烯酸酯树脂：12％、HDDA：10％、光引发剂MBF：3％、光引发剂TPO：2％、紫外线吸收剂：2％、消泡剂：0.3％、流平剂：0.7％。
实施例五
一种准分子氮气保护固化UV涂料，按照质量百分数，包括脂肪族聚氨酯丙烯酸酯树脂(六官能团树脂)：60％、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯树脂(双官能团树脂)：12％、有机硅改性丙烯酸酯树脂：8％、HDDA：10％、光引发剂MBF：5％、光引发剂TPO：2％、紫外线吸收剂：2％、消泡剂：0.3％、流平剂：0.7％。
对以上五个实施例配方分别进行固化，通过不同的固化工艺分别得到准分子肤感漆和准分子磨砂漆；
一种准分子氮气保护固化UV涂料的固化工艺，包括固化工艺分为三个阶段：第一阶段：对UV涂料通过LED灯或者镓灯预固化，使UV涂料形成微凝胶状态；第二阶段：使用准分子灯氮气保护固化，使UV涂料浅表层固化；第三阶段：使用汞灯全固化，使漆膜完全固化，前期UV涂料漆液的微凝胶固化程度可以控制后续的准分子固化程度，以保证准分子固化可以形成肤感效果或者磨砂效果，其中本申请所用的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯树脂(六官能团树脂)型号是BC-601；脂肪族聚氨酯丙烯酸酯树脂(双官能团树脂)的型号是B-261；有机硅改性丙烯酸酯树脂的型号是ZC6562；助剂C的型号是
400。
对各实施例固化为肤感漆进行性能测试：
附着力测定：按照GB/T9286-1998进行测试；
过机黄变测定：过机能量400mj/cm2，记录漆膜开始黄变的次数；
气味测定：将板放入密封袋，2小时后，开袋闻气味；
哑光度测定：采用光泽度计对漆膜的光泽度进行测试(60°)。
| 附着力 | 过机变黄次数 | 气味 | 哑光度 | |
| 实施例一 | 0 | 13 | 无 | 5 |
| 实施例二 | 0 | 16 | 无 | 4 |
| 实施例三 | 0 | 14 | 无 | 6 |
| 实施例四 | 0 | 15 | 无 | 7 |
| 实施例五 | 0 | 14 | 无 | 7 |
| 对比例 | 2 | 8 | 低气味 | 13 |
对比例取CN112175506A中的实施例一，对比例与实施例一到五的区别为，含有毛绒粉、四官能聚氨酯丙烯酸酯树脂、不含有有机硅改性丙烯酸酯树脂，对比例1制备的漆膜固化不充分，味道较大，肤感效果较差，同时耐黄变性能以及附着力均有所下降。
本案例选出实施例二为最佳配比，得到的UV涂料效果最好，以实施例二与现在市场上的UV漆进行对比。
本发明涂料作为准分子肤感漆使用时相对于其他UV肤感漆具有以下优势，具体如表1。
表1：本准分子肤感漆和其他UV肤感漆的对比情况
| 漆膜气味 | 肤感效果 | 哑光效果 | 抗刮伤性 | 环境影响 | |
| 本准分子肤感漆 | 无气味 | 绒毛滑爽肤感 | 哑面均匀细腻 | 指甲划漆膜无亮痕 | 氮保护无臭氧 |
| 其他UV肤感漆 | 低气味 | 滑爽肤感 | 细腻轻微发花 | 指甲划漆膜有亮痕 | 臭氧污染 |
本发明涂料作为准分子磨砂漆使用时相对于其他磨砂漆具有以下优势，具体见表2。
表2：本准分子磨砂漆和其他磨砂漆的对比情况
| 施工方式 | 施工效率 | 涂料组分 | 涂料固含 | 漆膜气味 | |
| 本准分子磨砂漆 | 辊涂、无溶剂 | 高、即时固化 | 无磨砂粉 | 100％ | 无气味 |
| 其他磨砂漆 | 喷涂、有溶剂 | 低、需待干 | 有摩砂粉 | 60-80％ | 有气味 |
表1和表2表明本发明UV涂料环境友好，肤感漆涂抹时无气味、触摸质感为绒毛滑爽肤感，效果更细腻，相较于市场上的肤感漆质感更高，本申请磨砂漆施工效率高、固化时间短、无气味，施工方便。
需要说明的是，随着技术的发展，新研发的材料有替换该树脂的可能。助剂C是紫外线吸收剂，可以用其他牌号的紫外线吸收剂代替。因此该物料的使用是可替换的。上述具体实施方式仅仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理，在本发明所公开的技术范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员在未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种准分子氮气保护固化UV涂料，其特征在于，包括如下质量百分数的成分组成：脂肪族聚氨酯丙烯酸酯树脂(六官能团树脂)：20-60％、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯树脂(双官能团树脂)：20-40％、有机硅改性丙烯酸酯树脂：8-30％、HDDA：10-25％、光引发剂：3.5-9％、紫外线吸收剂：0.5-2％、消泡剂：0.1-0.3％、流平剂：0.2-1％。
2.根据权利要求1所述的准分子氮气保护固化UV涂料，其特征在于：所述UV涂料制作出来的粘度为1600±200mPa.s/25℃。
3.根据权利要求1所述的准分子氮气保护固化UV涂料，其特征在于：所述紫外线吸收剂采用助剂C。
4.根据权利要求1所述的准分子氮气保护固化UV涂料，其特征在于：所述光引发剂包括光引发剂MBF：2-7％、光引发剂TPO：0.5-2％。
5.根据权利要求1所述的准分子氮气保护固化UV涂料，其特征在于：所述消泡剂为有机硅消泡剂或聚醚消泡剂。
6.一种准分子氮气保护固化UV涂料的固化工艺，其特征在于：按照权利要求1-5任一项所述UV涂料，包括固化工艺分为三个阶段：第一阶段：对UV涂料通过LED灯或者镓灯预固化，使UV涂料形成微凝胶状态；第二阶段：使用准分子灯氮气保护固化，使UV涂料浅表层固化；第三阶段：使用汞灯全固化，使漆膜完全固化。
7.根据权利要求6所述的固化工艺，其特征在于：所述UV涂料中丙烯酸双键在吸收175纳米或者185纳米此种超短波波长的紫外线后，可生成自由基而可以无需光引发剂。
8.根据权利要求7所述的固化工艺，其特征在于：所述准分子灯光源的波长在175～185纳米之间。
9.根据权利要求8所述的固化工艺，其特征在于：所述汞灯固化能量大于800mj/cm2。
10.根据权利要求9所述的固化工艺，其特征在于：在第二阶段的准分子固化中涂料只有表面极薄一层被固化，薄层的聚合和交联，会发生收缩，在微观层面会形成不光滑的表面，并漂浮在不固化的下层液体上，微观层面上就产生了凸凹不平。
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