CN116102964A - 一种用于uv的pu修色漆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及UV修色漆的技术领域，更具体地说，它涉及一种用于UV的PU修色漆及其制备方法。一种用于UV的PU修色漆，由甲、乙、丙组分按重量比1：（0.25‑0.6）：（0.5‑1.6）配置而成：甲组分包括以下重量份的组分：丙烯酸混合树脂51.3‑58.4份；甲溶剂16‑20份；乙组分包括以下重量份的组分：乙溶剂45.3‑60.6份；游离TDI三聚体8‑10份；HDI三聚体固化剂28‑32份；丙组分包括以下重量份的组分：乙酸丁酯25‑35份；乙酸乙酯65‑75份。本申请的用于UV的PU修色漆具有低发花、快干的优点。
Description
技术领域
本申请涉及UV修色漆的技术领域，更具体地说，它涉及一种用于UV的PU修色漆及其制备方法。
背景技术
随着木器涂料行业的迅速发展，对于木器涂料UV底面漆的需求也不断增大，且伴随着国家的宏观调控政策的实施，配合节能减排、产业转型升级的步伐，结合产业自动化程度不高、环保压力日盛的现状，UV漆成为促进企业转型升级、做强做大企业规模、提高产品附加值的关键力量之一。
UV底面漆在酒店装饰板、木门、橱柜等家具处均被广泛应用，但是由于家具表面需要做不同的款式效果，因此需要通过修色漆对UV底面漆进行修色。其中，当家具具有透明色要求时，为了体现家具的立体感官效果，修色漆便不能有发花、慢干等现象。
发明内容
为了降低修色漆出现发花、慢干等现象的可能性，本申请提供一种用于UV的PU修色漆及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种用于UV的PU修色漆，采用如下的技术方案：
一种用于UV的PU修色漆，由甲、乙、丙组分按重量比1：(0.25-0.6)：(0.5-1.6)配置而成：
甲组分包括以下重量份的组分：
丙烯酸混合树脂 51.3-58.4份；
甲溶剂 16-20份；
乙组分包括以下重量份的组分：
乙溶剂 45.3-60.6份；
游离TDI三聚体 8-10份；
HDI三聚体固化剂 28-32份；
丙组分包括以下重量份的组分：
乙酸丁酯 25-35份；
乙酸乙酯 65-75份。
丙烯酸树脂是一种由苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等硬单体和丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯等软单体及丙烯酸羟乙(丙)酯，甲基丙烯酸羟乙(丙)脂等含羟基功能单体为原料，在分子链调节剂的作用下，经自由基聚合制备的树脂，丙烯酸树脂不仅固含适中，而且体系粘度低，易于施工。
此外，游离TDI三聚体具有增加干燥速度的效果，HDI三聚体固化剂具有提高耐候性的功能，当丙烯酸树脂与含有异氰酸酯体系的游离TDI三聚体、HDI三聚体固化剂复配时，三者将演化形成交联网状结构，从而获得更为优良的耐候性、附着力、硬度，密着性、防变色性能，且在涂漆涂装以后可以缩短待干期，降低修色漆出现发花、慢干等现象的可能性。
优选的，所述丙烯酸混合树脂包括以下重量份的组分：
丙烯酸树脂 50-55份；
CAB溶液 0.8-2.5份；
助剂 0.5-0.9份。
优选的，所述CAB溶液为20wt％的纤维素水溶液。进一步优选的，所述CAB溶液为15wt％的纤维素水溶液。
优选的，CAB溶液中纤维素型号为EASTMAN CELLULOSE ESTER CAB 381-2(20kg)，购自杜邦公司。
CAB溶液具有促进溶剂快速挥发、增强涂层耐开裂性能的效果，且CAB溶液与丙烯酸树脂具有良好的相容性，除了可以使得涂层的厚度较薄时仍具有良好的力学性能之外，还可以在少量固化剂体系下就能干燥，有效缩短修色漆待干期，降低修色漆出现发花、慢干等现象的可能性。
优选的，所述丙烯酸树脂为ACR6513及AC1210中的一种。
丙烯酸树脂ACR6513的粘度为格式管5S-8S，羟值为50-70mgKOH/g，酸值为0.5-1mgKOH/g。
丙烯酸树脂AC1210的粘度为格式管10S-12S，羟值为110-130mgKOH/g，酸值为10-12mgKOH/g。
相对于丙烯酸树脂AC1210来说，丙烯酸树脂ACR6513具有更低的羟值，从而促使丙烯酸树脂ACR6513除了与CAS溶液获得更为优良的相容性之外，还可以与UV体系树脂获得更为优良的附着力、润湿性及干燥性。
优选的，所述助剂包括以下重量份的组分：
润湿剂 0.2-0.4份；
流平剂0.3-0.5份。
优选的，所述润湿剂型号为BYK110。
优选的，所述流平剂型号为EFKA3600。
润湿剂主要用于降低修色漆的表面张力，增加修色漆与UV体系的润湿性及铺展性。流平剂用于促使修色漆可以在UV体系上流平。
优选的，所述甲溶剂包括以下重量份得到组分：
丙二醇甲醚醋酸酯是一种高级溶剂，其分子中既有醚键，又有羰基，羰基又形成了酯的结构，同时又含有烷基。在同一分子中既有非极性部分，又有极性部分，这两部分的官能团既相互制约排斥，又各自起到其固有的作用。因此，对非极性物质和极性物质都有一定的溶解能力。
而乙酸甲酯、乙酸丁酯、环己酮亦属于稀释剂，当三者与丙二醇甲醚醋酸酯协同使用时，由于四者的挥发速度不一致，所以修色漆将获得合理的稀释梯度和挥发梯度，除了便于修色漆施工，还有助于修色漆与UV体系的附着效果。
优选的，所述甲组分的制备方法为：
首先将丙烯酸树脂、CAB溶液及助剂进行混合分散均匀，得到丙烯酸混合树脂；随后加入甲溶剂再次进行搅拌，得到甲组分；其中，甲溶剂中各组分添加顺序依次为乙酸甲酯、乙酸丁酯、环己酮、丙二醇甲醚醋酸酯。
由于CAB溶液与丙烯酸树脂具有良好的相容性，因此首先将CAB溶液与丙烯酸树脂进行混合，随后再添加稀释剂的方式可以促使CAB溶液与丙烯酸树脂相容。
优选的，所述乙溶剂包括以下重量份的组分：
乙酸丁酯 45-60份；
脱水剂 0.3-0.6份。
优选的，脱水剂的型号为FL-180。
乙酸丁酯作为乙组分中的稀释剂存在，从而降低乙组分中的含水率。而脱水剂则可以与水相容，从而将水分从乙组分中脱离而出，在提高乙组分的储存效果的同时，还可以有效降低修色漆因为水汽而出现发花的可能性。
优选的，所述乙组分还包括以下重量份的组分：
三甘醇十二烷基醚 8-10份；
二甘醇 14-18份；
辛酸亚锡 0.05-0.1份。
当乙组分内添加有三甘醇十二烷基醚及二甘醇时，聚醚-三甘醇十二烷基醚与小分子量醇-二甘醇可以调节修色剂固化时的软硬度和交联密度，并有效加快修色剂的固化速度。
另外，三甘醇十二烷基醚又名三乙二醇单月桂醚，即三甘醇十二烷基醚中含有月桂醚体系，而月桂醚体系可以促使修色剂固化时具有极为优良的硬度、耐久性、附着性及耐高温高湿性，进一步降低修色漆因为水汽而出现发花的可能性。
优选的，所述乙组分得到制备方法为：
首先，将游离TDI三聚体、HDI三聚体固化剂及三甘醇十二烷基醚加入至乙溶剂中，在70-90℃的温度下进行预聚反应，随后降温至50-70℃并添加二甘醇进行反应，之后加入辛酸亚锡并在40-60℃内进行反应，最终得到乙组分。
上述梯度温度反应的方式可以促使月桂醚体系可以更为稳定的负载与异氰酸酯体系中，促使修色剂固化时具有极为优良的硬度、耐久性、密着性及耐高温高湿性，进一步降低修色漆因为水汽而出现发花的可能性。
第二方面，本申请提供一种用于UV的PU修色漆的制备方法，采用如下的技术方案：
一种用于UV的PU修色漆的制备方法，包括以下步骤：
甲组份制备：将丙烯酸混合树脂与甲溶剂混合分散，得到甲组份；
乙组分制备：将乙溶剂、游离TDI三聚体及HDI三聚体固化剂混合分散，得到乙组分；丙组分制备：将乙酸丁酯及乙酸乙酯混合分散，得到丙组分；
用于UV的PU修色漆制备：将甲组分、乙组分及丙组分混合复配，得到用于UV的PU修色漆。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、丙烯酸树脂是一种由苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等硬单体和丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯等软单体及丙烯酸羟乙(丙)酯，甲基丙烯酸羟乙(丙)脂等含羟基功能单体为原料，在分子链调节剂的作用下，经自由基聚合制备的树脂，丙烯酸树脂不仅固含适中，而且体系粘度低，易于施工；
2、游离TDI三聚体具有增加干燥速度的效果，HDI三聚体固化剂具有提高耐候性的功能，当丙烯酸树脂与含有异氰酸酯体系的游离TDI三聚体、HDI三聚体固化剂复配时，三者将演化形成交联网状结构，从而获得更为优良的耐候性、附着力、硬度，密着性、防变色性能，且在涂漆涂装以后可以缩短待干期，降低修色漆出现发花、慢干等现象的可能性。
具体实施方式
以下结合实施例和对比例对本申请作进一步详细说明。
原料
丙烯酸树脂ACR6513；丙烯酸树脂AC1210；
CAB溶液15wt％纤维素水溶液纤维素型号EASTMAN CELLULOSE ESTER CAB 381-2(20kg)；
游离TDI三聚体IL1451；HDI三聚体固化剂HT-100；
润湿剂BYK110；流平剂EFKA3600；脱水剂FL-180；
乙酸甲酯CAS：79-20-9；乙酸乙酯CAS：141-78-6；乙酸丁酯CAS：123-86-4；环己酮CAS：108-94-1；丙二醇甲醚醋酸酯CAS：108-65-6；三甘醇十二烷基醚CAS：3055-94-5；二甘醇CAS：111-46-6；辛酸亚锡CAS：301-10-0。
实施例
实施例1
一种用于UV的修色漆，由甲、乙、丙组分按重量1：0.25:1.6配置而成：
甲组分包括以下重量的组分：
丙烯酸混合树脂：
甲溶剂：
甲组分的制备方法为：
首先将丙烯酸树脂ACR6513、CAB溶液及润湿剂依次添加至分散缸内，随后开启分散剂，以400r/min的搅拌速度分散10min。随后依次加入流平剂、乙酸甲酯、乙酸丁酯及环己酮，以1000r/min的搅拌速度分散20min，至细度≤20um；最后加入丙二醇甲醚醋酸酯调粘度至400mpa.s/25℃，得到甲组份。
乙组分包括以下重量份的组分：
游离TDI三聚体 8kg；
HDI三聚体固化剂 32kg；
乙溶剂：
乙酸丁酯 45kg；
脱水剂 0.6kg；
乙组分的制备方法为：
将乙酸丁酯、脱水剂、游离TDI三聚体及HDI三聚体固化剂依次添加至分散缸内，随后启动分散机，以800r/min的搅拌速度分散30min，得到乙组分。
丙组分包括以下重量份的组分：
乙酸丁酯 25kg；
乙酸乙酯 75kg。
丙组分的制备方法为：
将乙酸丁酯及乙酸乙酯依次添加至分散缸内，随后启动分散机，以800r/min的搅拌速度分散15min，得到丙组分。
用于UV的修色漆的制备方法为：将甲组分、乙组分及丙组分依次添加至分散缸内，随后以400r/min得到搅拌速度分散10min，得到用于UV的修色漆。
实施例2-3
与实施例1的不同之处在于，甲组份、乙组分及丙组分的重量比例有所不同，具体如表1所示。
表1实施例1-3中甲组份、乙组分及丙组分的重量比例表
| 甲组份 | 乙组分 | 丙组分 | |
| 实施例1 | 1 | 0.25 | 1.6 |
| 实施例2 | 1 | 0.4 | 1.0 |
| 实施例3 | 1 | 0.6 | 0.5 |
实施例4-5
与实施例2的不同之处在于，甲组分、乙组分及丙组分中的各组分重量有所不同，具体如表2所示。
表2实施例2、实施例4-5中甲组分、乙组分及丙组分的组分含量表
实施例6
与实施例2的不同之处在于，甲组份中，将丙烯酸树脂ACR6513替换为丙烯酸树脂AC1210。
实施例7
与实施例2的不同之处在于，甲组分中，不添加丙二醇甲醚醋酸酯。
实施例8
与实施例2的不同之处在于，甲组分中，不添加CAB溶液。
实施例9
与实施例2的不同之处在于，甲组份的制备方法中，将丙烯酸树脂ACR6513、CAB溶液、润湿剂、流平剂、乙酸甲酯、乙酸丁酯、环己酮及丙二醇甲醚醋酸酯直接进行混合。
实施例10
与实施例2的不同之处在于，乙组分中，不添加乙溶剂(乙酸丁酯及脱水剂)。
实施例11
与实施例2的不同之处在于，乙组分还包括以下重量得到组分：
三甘醇十二烷基醚 8kg；
二甘醇 18kg；
辛酸亚锡 0.1kg。
乙组分的制备方法为：
首先将乙酸丁酯、脱水剂添加至分散缸内，随后启动分散机，以400r/min的搅拌速度分散5min，随后将游离TDI三聚体、HDI三聚体固化剂、三甘醇十二烷基醚依次加入至分散缸中，在80℃的温度下(70-90℃均宜)进行预聚反应，随后降温至60℃(50-70℃均宜)并添加二甘醇进行反应，之后加入辛酸亚锡并在50℃(40-60℃均宜)内进行反应，最终得到乙组分。
实施例12-15
与实施例11的不同之处在于，三甘醇十二烷基醚、二甘醇及辛酸亚锡的添加量有所不同，具体如表3所示。
表3实施例11-15三甘醇十二烷基醚、二甘醇及辛酸亚锡的添加量表
| 三甘醇十二烷基醚/kg | 二甘醇/kg | 辛酸亚锡/kg | |
| 实施例11 | 8 | 18 | 0.1 |
| 实施例12 | 9 | 16 | 0.075 |
| 实施例13 | 10 | 14 | 0.05 |
| 实施例14 | 12 | 12 | 0.12 |
| 实施例15 | 6 | 20 | 0.03 |
实施例16
与实施例12的不同之处在于，乙组分的制备中，反应温度适中为60℃。
对比例
对比例1
与实施例1的不同之处在于，乙组分中不添加游离TDI三聚体。
对比例2
与实施例1的不同之处在于，乙组分中不添加HDI三聚体固化剂。
性能检测试验
检测方法
一、透明度测试
从实施例1-16及对比例1-2中取出三份样品，随后参照GB/T1721-2008《清漆、清油及稀释剂外观和透明度测定法》将上述样品固化成标准规格并进行透明度测试，最后取平均值。
二、附着力测试
从实施例1-16及对比例1-2中取出三份样品，随后参照GB/T9286-1998《色漆和清漆漆膜的划格试验》将上述样品涂抹至UV底面漆(吉隆6507)上并固化成标准规格，随后划格并记录涂层受影响的面积，取平均值。
三、耐水性测试
从实施例1-16及对比例1-2中取出三份样品，随后参照GB/T5209-1985《色漆和清漆耐水性的测定浸水法》将上述样品涂抹至UV底面漆(吉隆6507)上并固化成标准规格，随后进行耐水性测试，再之后参照GB/T9286-1998《色漆和清漆漆膜的划格试验》对上述样品浸水后的附着力进行测试，而后随后划格并记录涂层受影响的面积，最后根据公式“耐水性＝浸水后影响面积-浸水前影响面积”计算得到耐水性并取平均值。
四、干燥时间测试
从实施例1-16及对比例1-2中取出三份样品，随后参照GB/T 1728-1979《漆膜、腻子膜干燥时间测定法》将上述样品固化成标准规格，同时记录样品固化的表干时间及实干时间并取平均值。
测试结果：实施例1-16及对比例1-2的检测结果具体如表4所示。
表4实施例1-16及对比例1-2的检测结果表
结合实施例1、对比例1-2并结合表4可以看出，相对于实施例1来说，对比例1-2的透明度，附着力，耐水性、表干时间及实干时间均有所变差，由此说明，当当丙烯酸树脂与含有异氰酸酯体系的游离TDI三聚体、HDI三聚体固化剂复配时，三者将演化形成交联网状结构，从而获得更为优良的耐候性、附着力、硬度，密着性、防变色性能，且在涂漆涂装以后可以缩短待干期。
结合实施例1-3并结合表4可以看出，实施例1的透明度相对较好，实施例3的透明度相对较差。实施例1的附着力相对较差，实施例3的附着力相对较好。实施例1的表干时间及实干时间相对较短，而实施例3的表干时间及实验时间相对较长。实施例2的透明度、附着力及干燥时间相对平衡，因此，甲组分、乙组分及丙组分采用实施例2的比例时相对更佳。
结合实施例2、实施例4-5并结合表4可以看出，相对于实施例2来说，实施例4-5的透明度、附着力、耐水性、表干时间及实干时间均略微有所变差，因此，甲组分中的各组分、乙组分中的各组分及丙组分中的各组分采用实施例2的比例时相对更佳。
结合实施例2及实施例6并结合表4可以看出，相对于实施例2来说，实施例6的附着力显著下降，究其原因在于，丙烯酸树脂ACR6513具有更低的羟值，从而促使丙烯酸树脂ACR6513除了与CAS溶液获得更为优良的相容性之外，还可以与UV体系树脂获得更为优良的附着力及润湿性。
结合实施例2及实施例7并结合表4可以看出，相对于实施例2来说，实施例7的附着力也显著变差，究其原因在于，丙二醇甲醚醋酸酯分子中既有醚键，又有羰基，羰基又形成了酯的结构，同时又含有烷基。在同一分子中既有非极性部分，又有极性部分，这两部分的官能团既相互制约排斥，又各自起到其固有的作用，从而对非极性物质和极性物质都有一定的溶解能力，进而改善修色漆的附着力。
结合实施例2及实施例8并结合表4可以看出，相对于实施例2来说，实施例8的表干时间及实干时间显著增加，究其原因在于，CAB溶液具有促进溶剂快速挥发的效果，且CAB溶液与丙烯酸树脂具有良好的相容性，从而促使修色漆在少量固化剂体系下就能干燥，有效缩短修色漆待干期。
结合实施例2及实施例9并结合表4可以看出，相对于实施例2来说，实施例9的透明度、表干时间及实干时间均略微有所变差，究其原因在于，CAB溶液与丙烯酸树脂具有良好的相容性，而首先将CAB溶液与丙烯酸树脂进行混合，随后再添加稀释剂的方式可以促使CAB溶液与丙烯酸树脂相容得更为均匀。
结合实施例2及实施例10并结合表4可以看出，相对于实施例2来说，实施例10的透明度显著变差，究其原因在于，乙酸丁酯作为乙组分中的稀释剂存在，从而降低乙组分中的含水率。而脱水剂则可以与水相容，从而将水分从乙组分中脱离而出，有效降低修色漆因为水汽而出现发花的可能性。
结合实施例2及实施例11并结合表4可以看出，相对于实施例2来说，实施例11的透明度、附着力、耐水性、表干时间及实干时间均有一定程度的改善，究其原因在于，聚醚-三甘醇十二烷基醚与小分子量醇-二甘醇可以调节修色剂固化时的软硬度和交联密度，并有效加快修色剂的固化速度。另外，三甘醇十二烷基醚中含有月桂醚体系，而月桂醚体系可以促使修色剂固化时具有极为优良的硬度、耐久性、附着性及耐高温高湿性。
结合实施例11-15并结合表4可以看出，相对于实施例11-13来说，实施例14-15的附着力、表干时间及实干时间相对更差，即三甘醇十二烷基醚、二甘醇及辛酸亚锡采用实施例11-13的比例时，修色漆具有更为优良得到附着性及干燥速度。
而实施例11-13中，实施例12具有更为优良的透明性、附着性及干燥速度，因此，三甘醇十二烷基醚、二甘醇及辛酸亚锡采用实施例12的比例最优。
结合实施例12及实施例16并结合表4可以看出，相对于实施例12来说，实施例16的透明度、附着力、耐水性、表干时间及实干时间均有一定程度的变差，究其原因在于，梯度温度反应的方式可以促使月桂醚体系可以更为稳定的负载与异氰酸酯体系中，促使修色剂固化时具有极为优良的硬度、耐久性、密着性及耐高温高湿性。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (10)
1.一种用于UV的PU修色漆，其特征在于，由甲、乙、丙组分按重量比1：（0.25-0.6）：（0.5-1.6）配置而成：
甲组分包括以下重量份的组分：
丙烯酸混合树脂 51.3-58.4份；
甲溶剂 16-20份；
乙组分包括以下重量份的组分：
乙溶剂 45.3-60.6份；
游离TDI三聚体 8-10份；
HDI三聚体固化剂 28-32份；
丙组分包括以下重量份的组分：
乙酸丁酯 25-35份；
乙酸乙酯 65-75份。
2.根据权利要求1所述的用于UV的PU修色漆，其特征在于：所述丙烯酸混合树脂包括以下重量份的组分：
丙烯酸树脂 50-55份；
CAB溶液 0.8-2.5份；
助剂 0.5-0.9份。
3.根据权利要求2所述的用于UV的PU修色漆，其特征在于：所述丙烯酸树脂为ACR6513及AC1210中的一种。
4.根据权利要求2所述的用于UV的PU修色漆，其特征在于，所述助剂包括以下重量份的组分：
润湿剂 0.2-0.4份；
流平剂 0.3-0.5份。
5.根据权利要求2所述的用于UV的PU修色漆，其特征在于，所述甲溶剂包括以下重量份得到组分：
乙酸甲酯 9.5-10.5份；
乙酸丁酯 3.5-4.5份；
环己酮 1.5-2.5份；
丙二醇甲醚醋酸酯 1.5-2.5份。
6.根据权利要求5所述的用于UV的PU修色漆，其特征在于，所述甲组分的制备方法为：
首先将丙烯酸树脂、CAB溶液及助剂进行混合分散均匀，得到丙烯酸混合树脂；随后加入甲溶剂再次进行搅拌，得到甲组分；其中，甲溶剂中各组分添加顺序依次为乙酸甲酯、乙酸丁酯、环己酮、丙二醇甲醚醋酸酯。
7.根据权利要求1所述的一种用于UV的PU修色漆，其特征在于：所述乙溶剂包括以下重量份的组分：
乙酸丁酯 45-60份；
脱水剂 0.3-0.6份。
8.根据权利要求1所述的用于UV的PU修色漆，其特征在于：所述乙组分还包括以下重量份的组分：
三甘醇十二烷基醚 8-10份；
二甘醇 14-18份；
辛酸亚锡 0.05-0.1份。
9.根据权利要求8所述的用于UV的PU修色漆，其特征在于，所述乙组分得到制备方法为：
首先，将游离TDI三聚体、HDI三聚体固化剂及三甘醇十二烷基醚加入至乙溶剂中，在70-90℃的温度下进行预聚反应，随后降温至50-70℃并添加二甘醇进行反应，之后加入辛酸亚锡并在40-60℃内进行反应，最终得到乙组分。
10.一种权利要求1-9任一项所述的用于UV的PU修色漆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
甲组份制备：将丙烯酸混合树脂与甲溶剂混合分散，得到甲组份；
乙组分制备：将乙溶剂、游离TDI三聚体及HDI三聚体固化剂混合分散，得到乙组分；
丙组分制备：将乙酸丁酯及乙酸乙酯混合分散，得到丙组分；
用于UV的PU修色漆制备：将甲组分、乙组分及丙组分混合复配，得到用于UV的PU修色漆。
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