CN116410659A - 涂料组合物、涂层及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种涂料组合物、涂层及应用。按重量份计，该涂料组合物包括：50～80份低聚物、0～15份聚合单体、0.5～3份光引发剂和10～30份水；低聚物为高官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物和低官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物的混合物，高官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物的官能度为4～8，低官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物的官能度为1～2；高官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物与低官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物的重量比为(4～6):1。在涂料组合物中引入高官能度与低官能度的低聚物，同时限定二者的重量比，能够提高固化交联反应后形成的涂层的交联密度，从而提高涂层的硬度；同时，能够提高涂层的柔韧性，改善涂层的附着力。
Description
技术领域
本发明涉及UV固化涂料技术领域，具体而言，涉及一种涂料组合物、涂层及应用。
背景技术
出于环保方面的考虑，溶剂型涂料的使用范围逐步受到限制，而水性涂料因具有不污染环境、低VOC排放、毒性小、不燃不爆无火灾隐患等优点而越来越受到人们的关注和重视。因使用水做溶剂具有施工简便的优点，水性涂料在工业塑胶涂料市场应用也越来越广泛。但由于单组份水性高光涂料制得的涂层存在耐磨性差、硬度低、抗粘连性差、耐水性差等问题，尤其是涂层光泽丰满度不高(普通水性涂料的光泽度值一般＜90)；以及双组份水性高光涂料的活化期限制、打包时间长、高光容易起痱子暗泡等问题，水性涂料在塑胶罩光面漆工业上的应用发展受到了限制。
目前，市面上常见的水性UV涂料制得的涂层要么具有一定的光泽丰满度但是硬度太低，要么具有一定的硬度而表观不佳、丰满度不足，同时耐水性、耐磨耐刮擦性不佳，其难以同时满足优异的光泽丰满度、硬度、耐水性和耐磨性等综合性能。
在此基础上，研究并开发出一种能够同时具有光泽度高、硬度高、柔韧性好以及在基材表面的附着力好的涂料和涂层具有重要意义。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种涂料组合物、涂层及应用，以解决现有技术中的涂层无法同时满足光泽度高、硬度高、柔韧性好以及在基材表面的附着力好的问题。
为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种涂料组合物，按重量份计，该涂料组合物包括：50～80份低聚物、0～15份聚合单体、0.5～3份光引发剂和10～30份水；
低聚物为高官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物和低官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物的混合物，高官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物的官能度为4～8，低官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物的官能度为1～2；高官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物与低官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物的重量比为(4～6):1。
进一步地，聚合单体选自高官能度聚合单体和/或低官能度聚合单体，高官能度聚合单体的官能度为4～8，低官能度聚合单体的官能度为1～3；优选地，当聚合单体同时包含高官能度聚合单体和低官能度聚合单体时，高官能度聚合单体与低官能度聚合单体的重量比为(4～6):1。
进一步地，高官能度聚合单体和低官能度聚合单体分别独立地选自改性丙烯酸酯类化合物和/或未改性丙烯酸酯类化合物；改性丙烯酸酯类化合物选自环氧乙烷改性丙烯酸酯类化合物、环氧丙烷改性丙烯酸酯类化合物和己内酯改性丙烯酸酯类化合物组成的组中的一种或多种。
进一步地，低聚物选自聚酯型聚氨酯低聚物、聚醚型聚氨酯低聚物和聚碳酸酯型聚氨酯低聚物组成的组中的一种或多种。
进一步地，高官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物、低官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物、聚合单体与光引发剂的重量比为(50～70):(10～15):(5～15):(0.5～2)。
进一步地，高官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物、低官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物、聚合单体与光引发剂的重量比为(50～60):(10～15):(5～10):(0.5～2)。
进一步地，光引发剂选自酮和/或酯；优选地，光引发剂选自2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基膦酸乙酯、二苯甲酮、1-羟基环己基苯基甲酮和二酰基膦氧化物组成的组中的一种或多种。
进一步地，涂料组合物还包括水性润湿剂、水性流平剂、水性消泡剂、水性流变助剂、水性成膜助剂和乳化剂组成的组中的一种或多种；优选地，按重量份计，涂料组合物还包括0～0.5份水性润湿剂、0.1～1份水性流平剂、0～0.5份水性消泡剂、0.1～1份水性流变助剂、1～15份水性成膜助剂和0～0.5份乳化剂。
进一步地，按重量份计，涂料组合物还包括0.1～0.4份水性润湿剂、0.1～0.5份水性流平剂、0.1～0.4份水性消泡剂、0.1～0.5份水性流变助剂、2～8份水性成膜助剂和0.2～0.5份乳化剂；优选地，水性润湿剂选自硅氧烷类化合物；水性流平剂选自聚醚改性聚二甲基硅氧烷类化合物；水性消泡剂选自有机硅类化合物；水性流变助剂选自缔合型聚氨酯类化合物；水性成膜助剂选自醚、酯、醇和醇酯组成的组中的一种或多种。
为了实现上述目的，本发明另一个方面还提供了一种涂层，该涂层由本申请提供的上述涂料组合物经涂覆和固化制得。
本发明的又一方面提供了一种本申请提供的上述涂料组合物或本申请提供的上述涂层在涂料领域中的应用。
应用本发明的技术方案，特定用量的低聚物、可选的聚合单体以及光引发剂在水存在的条件下发生固化交联反应后能够在基材表面形成涂层。在涂料组合物中引入高官能度与低官能度的反应原料，同时进一步限定二者的重量比，一方面，能够发挥高官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物活性位点多的特性，进而提高固化交联反应后形成的涂层的交联密度，从而提高涂层的硬度；另一方面，低官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物中具有较多未参与聚合反应而游离在交联网络中的碳链，这部分碳链结构能够提高涂层的柔韧性，同时还能够改善涂层的附着力。总之，采用上述涂料组合物制得的涂层具有交联密度高、光泽度高、硬度高、柔韧性好以及在基材表面的附着力好等综合性能。此外，从合成的角度来说，本申请提供的涂料组合物体系亲水性相对较弱，体系用水量少，能耗低，废水少，而且产品酸值低，对人体刺激性小。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。
正如背景技术所描述的，现有的涂层存在无法同时满足光泽度高、硬度高、柔韧性好以及在基材表面的附着力好的问题。为了解决上述技术问题，本申请提供了一种涂料组合物，按重量份计，该涂料组合物包括：50～80份低聚物、0～15份聚合单体、0.5～3份光引发剂和10～30份水；低聚物为高官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物和低官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物的混合物，高官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物的官能度为4～8，低官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物的官能度为1～2；高官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物与低官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物的重量比为(4～6):1。
特定用量的低聚物、可选的聚合单体以及光引发剂在水存在的条件下发生固化交联反应后能够在基材表面形成涂层。在涂料组合物中引入高官能度与低官能度的低聚物，同时进一步限定二者的重量比，一方面，能够发挥高官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物活性位点多的特性，进而提高固化交联反应后形成的涂层的交联密度，从而提高涂层的硬度；另一方面，低官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物中具有较多未参与聚合反应而游离在交联网络中的碳链，这部分碳链结构能够提高涂层的柔韧性，同时还能够改善涂层的附着力。总之，采用上述涂料组合物制得的涂层具有交联密度高、光泽度高、硬度高、柔韧性好以及在基材表面的附着力好等综合性能。此外，从合成的角度来说，本申请提供的涂料组合物体系亲水性相对较弱，体系用水量少，能耗低，废水少，而且产品酸值低，对人体刺激性小。
在一种优选的实施方式中，聚合单体包括但不限于高官能度聚合单体和/或低官能度聚合单体。相比于单官能度聚合单体，采用高官能度聚合单体有利于提高涂料的固化速度，同时还有利于提高后续制得的涂层的耐候性、耐水性和耐化学品性。相比于高官能度聚合单体，采用低官能度聚合单体有利于提高涂层的柔韧性，而且固化后的涂层应力较小，附着力优异且不易开裂。
在一种优选的实施方式中，高官能度聚合单体的官能度为4～8，低官能度聚合单体的官能度为1～3。同时引入高官能度聚合单体和低官能度聚合单体有利于发挥高官能度聚合单体和低官能度聚合单体的协同作用，同时，将其官能度分别独立地限定在上述范围内，这一方面有利于进一步提高涂料的固化速度，有利于进一步提高涂层的耐候性、耐水性和耐化学品性等综合耐腐蚀性能，另一方面还有利于进一步提高涂层的柔韧性和附着力，使涂层更加不易开裂。
为了进一步发挥高官能度聚合单体和低官能度聚合单体的协同作用，进一步提高涂层的综合耐腐蚀性能以及柔韧性和附着力，优选地，当聚合单体同时包含高官能度聚合单体和低官能度聚合单体时，高官能度聚合单体与低官能度聚合单体的重量比为(4～6):1。
在一种优选的实施方式中，高官能度聚合单体和低官能度聚合单体分别独立地包括但不限于改性丙烯酸酯类化合物和/或未改性丙烯酸酯类化合物；改性丙烯酸酯类化合物包括但不限于环氧乙烷改性丙烯酸酯类化合物、环氧丙烷改性丙烯酸酯类化合物和己内酯改性丙烯酸酯类化合物组成的组中的一种或多种。高官能度聚合单体和低官能度聚合单体分别独立地包括但不限于上述范围，将其分别限定在上述范围内有利于进一步提高涂层的交联密度，从而进一步提高涂层的硬度；同时，有利于进一步提高涂层的柔韧性和附着力，使涂层更加不易开裂。
在一种优选的实施方式中，低聚物包括但不限于聚酯型聚氨酯低聚物、聚醚型聚氨酯低聚物和聚碳酸酯型聚氨酯低聚物组成的组中的一种或多种。相比于其它种类的低聚物，采用上述优选种类的低聚物有利于提高固化交联反应后形成的涂层的交联密度，从而提高涂层的硬度；同时还有利于提高涂层的柔韧性，并有利于改善涂层的附着力。
光引发剂能够吸收光辐射的能量，被吸收的这部分能量会激发化学反应，进而引发聚合单体的聚合反应。在一种优选的实施方式中，光引发剂包括但不限于酮和/或酯。相比于其它种类，采用上述种类的光引发剂有利于提高聚合反应的效率。
光引发剂的添加量过少会使涂料组合物形成的涂料固化不完全；而添加量过多时，反应体系中会残留未反应的光引发剂，这可能会导致涂层的硬度等机械性能下降。在一种优选的实施方式中，高官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物、低官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物、聚合单体与光引发剂的重量比为(50～70):(10～15):(5～15):(0.5～2)。高官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物、低官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物、聚合单体与光引发剂的重量比包括但不限于上述范围，将其限定在上述范围内有利于进一步提高涂层的交联密度、光泽度、硬度、柔韧性以及在基材表面的附着力等综合性能。
在一种优选的实施方式中，高官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物、低官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物、聚合单体与光引发剂的重量比为(50～60):(10～15):(5～10):(0.5～2)。高官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物、低官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物与聚合单体的重量比包括但不限于上述范围，将其限定在上述范围内有利于进一步提高涂层的交联密度、光泽度、硬度、柔韧性以及在基材表面的附着力等综合性能。
在一种优选的实施方式中，光引发剂包括但不限于2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基膦酸乙酯、二苯甲酮、1-羟基环己基苯基甲酮和二酰基膦氧化物组成的组中的一种或多种。相比于其它种类，采用上述种类的光引发剂有利于进一步提高聚合反应的效率。
在一种优选的实施方式中，涂料组合物还包括水性润湿剂、水性流平剂、水性消泡剂、水性流变助剂、水性成膜助剂和乳化剂组成的组中的一种或多种。
水性润湿剂具有润湿底材的作用，加入后能够使涂料更容易铺展于基材表面，抑制涂层发生缩孔等润湿不良的情况；水性流平剂能够提高涂料组合物的流平效果，从而有利于提高涂层表面的平整性和丰满度，同时抑制缩孔现象的产生；水性消泡剂的引入有利于减小生产过程中、涂料自身以及后期施工过程中产生的气泡，同时有利于提高涂层的表面平整性，抑制光泽度的降低；水性流变助剂的引入有利于使涂料在生产、储存、施工等过程中保持合适的粘度，有利于提高涂料的储存稳定性；水性成膜助剂的引入有利于降低涂料组合物的最低成膜温度，缩短涂料的固化时间；乳化剂的引入有利于使聚合单体在水中发生乳化的作用，进而提高聚合单体的分散性和稳定性。
为了进一步提高涂料的润湿性、流平性和储存稳定性，同时进一步抑制缩孔现象的产生，进一步抑制光泽度的降低，进而进一步提高涂料与涂层的综合性能，优选地，按重量份计，涂料组合物还包括0～0.5份水性润湿剂、0.1～1份水性流平剂、0～0.5份水性消泡剂、0.1～1份水性流变助剂、1～15份水性成膜助剂和0～0.5份乳化剂。
在一种优选的实施方式中，按重量份计，涂料组合物还包括0.1～0.4份水性润湿剂、0.1～0.5份水性流平剂、0.1～0.4份水性消泡剂、0.1～0.5份水性流变助剂、2～8份水性成膜助剂和0.2～0.5份乳化剂。涂料组合物中水性润湿剂、水性流平剂、水性消泡剂、水性流变助剂、水性成膜助剂和乳化剂的用量包括但不限于上述范围，将其限定在上述范围内有利于进一步提高涂料的润湿性、流平性和储存稳定性，同时进一步抑制缩孔现象的产生，进一步抑制光泽度的降低，进而进一步提高涂料与涂层的综合性能。
为了进一步提高涂料的润湿性、流平性和储存稳定性，同时进一步抑制缩孔现象的产生，进一步抑制光泽度的降低，进而进一步提高涂料与涂层的综合性能，优选地，水性润湿剂包括但不限于硅氧烷类化合物；水性流平剂包括但不限于聚醚改性聚二甲基硅氧烷类化合物；水性消泡剂包括但不限于有机硅类化合物；水性流变助剂包括但不限于缔合型聚氨酯类化合物；水性成膜助剂包括但不限于醚、酯、醇和醇酯组成的组中的一种或多种。
本申请第二方面还提供了一种涂层，该涂层由本申请提供的上述涂料组合物经涂覆和固化制得。本申请提供的涂层具有交联密度高、光泽度高、硬度高、柔韧性好以及在基材表面的附着力好等综合性能。
本申请第三方面还提供了一种优选的涂料制备方法，该涂料制备方法包括以下步骤：
S1，按预定的涂料组合物的组成进行配料；
S2，将第一部分水和聚合单体经第一搅拌混合，得到聚合单体分散液；
将低聚物与聚合单体分散液经第二搅拌混合；
S3，将光引发剂、第二部分水与待聚合分散液经第三搅拌混合，得到涂料。
在一种优选的实施方式中，步骤S2还包括：
将第一搅拌转速提高至第四搅拌转速，同时将能性聚合单体分散液与乳化剂混合；后将第四搅拌的转速降至第五搅拌转速，得到乳化后聚合单体分散液；
乳化剂的种类与前述内容具有相同的定义。
在一种优选的实施方式中，步骤S3还包括：
将待聚合分散液与水性消泡剂、水性润湿剂、水性流平剂、水性成膜助剂、光引发剂和水性流变助剂经第六搅拌混合，调整粘度至40～50s(DIN6#粘度杯，25℃)得到涂料；
优选地，第六搅拌的转速为500～600rpm/min，时间为25～30min；
水性消泡剂、水性润湿剂、水性流平剂、水性成膜助剂和水性流变助剂的种类与前述内容具有相同的定义。
本申请第四方面还提供了一种本申请提供的上述涂料组合物或本申请提供的上述涂层在涂料领域中的应用。
采用本申请提供的涂料组合物制得的涂层具有交联密度高、光泽度高、硬度高、柔韧性好以及在基材表面的附着力好等综合性能。此外，从合成的角度来说，本申请提供的涂料组合物体系亲水性相对较弱，体系用水量少，能耗低，废水少，而且产品酸值低，对人体刺激性小，适合应用于涂料领域。
需要说明的是，本申请全部实施例和对比例中制得的涂料在喷涂于基材或底漆表面时，施工参数可以如下：在15～30℃的温度，以及40～70％RH的湿度条件下进行喷涂，喷涂完成后室温下流平8～10min，80±5℃下烘烤30～40min，再经过UV固化机进行固化即完成施工，固化能量800～1200mJ/cm2。
以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。
实施例1
本实施例中涂料组合物的组成成分以及各组分的重量份数如表1所示，各组分的总重量份数为100份。其中，高官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物、低官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物、聚合单体与光引发剂的重量比为56:14:15:1.8。
本实施例中涂料的制备方法包括：
(1)检查反应容器料缸，确保内壁和搅拌部件干净；
(2)开启搅拌部件，设置转速为400rpm/min，向容器中加入4份去离子水，边搅拌边加入15份聚合单体，搅拌10min，提高转速至1300rpm/min下边搅拌边加入0.4份乳化剂，搅拌30min后将转速降至800rpm/min，得到聚合单体的分散液；
(3)将56份高官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物和14份低官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物加入上述聚合单体的分散液中搅拌10min，设置转速为400rpm/min；
(4)加入0.5份水性消泡剂、0.3份水性润湿剂和0.5份水性流平剂，在600rpm/min的转速下搅拌25min；
(5)加入6份水性成膜助剂和1.8份光引发剂，在600rpm/min的转速下搅拌25min，并加入余量的1.5份去离子水；
(6)加入增稠剂调整粘度至50s(DIN6#，25℃)。
本实施例中涂层的制备方法包括：在25℃的温度，以及50％RH的湿度条件下进行喷涂，喷涂完成后室温下流平8min，80℃下烘烤30min，再经过UV固化机进行固化即完成施工，固化能量1200mJ/cm2。
表1
实施例2
与实施例1的区别在于：涂料组合物的组成成分以及各组分的重量份数不同，各组分的总重量份数为100份，详见表2。其中，高官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物、低官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物、聚合单体与光引发剂的重量比为60:10:5:1.8。
本实施例中涂料的制备方法以及涂层的制备方法分别与实施例1相同。
表2
实施例3
与实施例1的区别在于：涂料组合物的组成成分以及各组分的重量份数不同，各组分的总重量份数为100份，详见表3。其中，高官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物、低官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物、聚合单体与光引发剂的重量比为50:10:10:1.8。
本实施例中涂料的制备方法以及涂层的制备方法分别与实施例1相同。
表3
实施例4
与实施例1的区别在于：涂料组合物的组成成分以及各组分的重量份数不同，各组分的总重量份数为100份，详见表4。其中，高官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物、低官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物、聚合单体与光引发剂的重量比为60:10:5:1。
本实施例中涂料的制备方法以及涂层的制备方法分别与实施例1相同。
表4
实施例5
与实施例1的区别在于：涂料组合物的组成成分以及各组分的重量份数不同，各组分的总重量份数为100份，详见表5。其中，高官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物、低官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物、聚合单体与光引发剂的重量比为56:14:10:1.8。
本实施例中涂料的制备方法以及涂层的制备方法分别与实施例1相同。
表5
实施例6
与实施例1的区别在于：涂料组合物的组成成分以及各组分的重量份数不同，各组分的总重量份数为100份，详见表6。其中，高官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物、低官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物、聚合单体与光引发剂的重量比为50:10:15:1。
本实施例中涂料的制备方法以及涂层的制备方法分别与实施例1相同。
表6
实施例7
与实施例1的区别在于：高官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物的官能度为4，低官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物的官能度为1。
实施例8
与实施例1的区别在于：高官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物、低官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物、聚合单体与光引发剂的重量比为70:10:5:0.5。其余组分的用量比例与实施例1相同，且各组分的总重量份数为100份。
实施例9
与实施例1的区别在于：高官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物、低官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物、聚合单体与光引发剂的重量比为50:15:15:2。其余组分的用量比例与实施例1相同，且各组分的总重量份数为100份。
实施例10
与实施例1的区别在于：高官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物、低官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物、聚合单体与光引发剂的重量比为72:5:20:3。其余组分的用量比例与实施例1相同，且各组分的总重量份数为100份。
对比例1
与实施例1的区别在于：涂料组合物中未加入聚合单体，去离子水的重量份数为19.9份，其它组分的种类和用量分别与实施例1相同，各组分的总重量份数为100份。
本实施例中涂料的制备方法以及涂层的制备方法分别与实施例1相同。
对比例2
与实施例4的区别在于：涂料组合物中未加入低官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物(B)，且去离子水的重量份数为23.4份，其它组分的种类和用量分别与实施例1相同，各组分的总重量份数为100份。
本实施例中涂料的制备方法以及涂层的制备方法分别与实施例1相同。
对比例3
与实施例5的区别在于：涂料组合物中未加入高官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物(A)，且去离子水的重量份数为28.4份，其它组分的种类和用量分别与实施例1相同，各组分的总重量份数为100份。
本实施例中涂料的制备方法以及涂层的制备方法分别与实施例1相同。
对本申请全部实施例的对比例制得的涂层进行以下测试：
(1)外观：
采用BYK橘皮仪对上述制得的涂层进行测试，以LW值评价其外观。其中LW≤10为优异。
(2)铅笔硬度：
采用滑车式铅笔刮痕试验机(荷重750g)进行测试，其中，铅笔与涂层的待测面呈45°，滑车在涂层表面沿铅笔倾斜方向直线行进，超过25mm，需划五条直线，每划两条线后应更换铅笔或削笔尖，以保证笔尖直径在0.4～0.55mm之间，被测面擦拭后肉眼观察，五条线中允许有不多于一条明显刮痕为合格。
(3)附着力：
参照GB/T 9286-1998油漆涂层附着力检测方法(百格测试)进行测试。附着力需≤1级。
(4)耐水煮：
测试条件：(80±2)℃/6h，去离子水；
判定方法：涂层有无起泡、剥落等异常现象以及附着力等级。
(5)耐化学品(护手霜)：
测试方法：在涂层的表面涂防晒霜，用2cm×2cm的纱布盖在涂有护手霜的涂层的表面，并置于80℃烘箱中保温24h。
(6)耐人工汗液：
配制方法：将0.75g NaCl和0.1g尿素溶解于100mL水中，再加入0.27mL乳酸，搅拌后静置1h待测试使用。
本申请全部实施例的对比例制得的涂层测试结果见表7。
表7
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
实施例1中，高官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物的官能度为6，低官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物的官能度为2；实施例7中高官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物的官能度为4，低官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物的官能度为1(实施例1和7中低聚物的官能度分别取本申请优选范围内的数值)。结合表7中测试结果可知，与对比例1至3相比，实施例1和实施例7制得的涂层的LW值均小于10(涂层外观较好，未出现橘皮和缩孔等不良现象)，且铅笔硬度均较高(≥H)，其附着力、耐水煮、耐人工汗液和耐化学品也均较好。
实施例1中，涂料组合物中引入了高官能度聚合单体和低官能度聚合单体，且高官能度与低官能度的低聚物取本申请优选范围；而对比例1中未加入聚合单体。结合表7中测试结果可知，实施例1制得的涂层的LW值为8.5，铅笔硬度为2H，对比例1制得的涂层的LW值为9.8，且铅笔硬度仅为4B，这说明对比例1中制得的涂层的交联密度和硬度明显低于实施例1。此外，对比例1中制得的涂层在水煮之后发生气泡现象，明显差于实施例1。由此可知，特定用量的低聚物、可选的聚合单体以及光引发剂在水存在的条件下发生固化交联反应后能够在基材表面形成涂层。
分别比较实施例4和对比例2、实施例5和对比例3并结合表7中测试结果可知，在涂料组合物中引入高官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物与低官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物，同时进一步限定二者的重量比，一方面，能够提高固化交联反应后形成的涂层的交联密度，从而提高涂层的硬度；另一方面，低官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物中具有较多未参与聚合反应而游离在交联网络中的碳链，这部分碳链结构能够提高涂层的柔韧性，同时还能够改善涂层的附着力。总之，采用本申请提供的涂料组合物制得的涂层具有交联密度高、光泽度高、硬度高、柔韧性好以及在基材表面的附着力好等综合性能。
此外，对比例中水的用量多于本申请实施例，由此可知，从合成的角度来说，本申请提供的涂料组合物体系亲水性相对较弱，体系用水量少，能耗低，废水少，而且产品酸值低，对人体刺激性小。
分别比较实施例1、2和3以及比较实施例1、8至10可知，高官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物、低官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物、聚合单体与光引发剂的重量比包括但不限于本申请优选范围，将其限定在本申请优选范围内有利于进一步提高涂层的交联密度、光泽度、硬度、柔韧性以及在基材表面的附着力等综合性能。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里描述的那些以外的顺序实施。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种涂料组合物，其特征在于，按重量份计，所述涂料组合物包括：50～80份低聚物、0～15份聚合单体、0.5～3份光引发剂和10～30份水；
所述低聚物为高官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物和低官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物的混合物，所述高官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物的官能度为4～8，所述低官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物的官能度为1～2；所述高官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物与所述低官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物的重量比为(4～6):1。
2.根据权利要求1所述的涂料组合物，其特征在于，所述聚合单体选自高官能度聚合单体和/或低官能度聚合单体，所述高官能度聚合单体的官能度为4～8，所述低官能度聚合单体的官能度为1～3；
优选地，当所述聚合单体同时包含所述高官能度聚合单体和所述低官能度聚合单体时，所述高官能度聚合单体与所述低官能度聚合单体的重量比为(4～6):1。
3.根据权利要求1或2所述的涂料组合物，其特征在于，所述高官能度聚合单体和所述低官能度聚合单体分别独立地选自改性丙烯酸酯类化合物和/或未改性丙烯酸酯类化合物；
所述改性丙烯酸酯类化合物选自环氧乙烷改性丙烯酸酯类化合物、环氧丙烷改性丙烯酸酯类化合物和己内酯改性丙烯酸酯类化合物组成的组中的一种或多种。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的涂料组合物，其特征在于，所述低聚物选自聚酯型聚氨酯低聚物、聚醚型聚氨酯低聚物和聚碳酸酯型聚氨酯低聚物组成的组中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的涂料组合物，其特征在于，所述高官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物、所述低官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物、所述聚合单体与所述光引发剂的重量比为(50～70):(10～15):(5～15):(0.5～2)。
6.根据权利要求5所述的涂料组合物，其特征在于，所述高官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物、所述低官能度水性聚氨酯丙烯酸低聚物、所述聚合单体与所述光引发剂的重量比为(50～60):(10～15):(5～10):(0.5～2)。
7.根据权利要求1所述的涂料组合物，其特征在于，所述光引发剂选自酮和/或酯；
优选地，所述光引发剂选自2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基膦酸乙酯、二苯甲酮、1-羟基环己基苯基甲酮和二酰基膦氧化物组成的组中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的涂料组合物，其特征在于，所述涂料组合物还包括水性润湿剂、水性流平剂、水性消泡剂、水性流变助剂、水性成膜助剂和乳化剂组成的组中的一种或多种；
优选地，按重量份计，所述涂料组合物还包括0～0.5份所述水性润湿剂、0.1～1份所述水性流平剂、0～0.5份所述水性消泡剂、0.1～1份所述水性流变助剂、1～15份所述水性成膜助剂和0～0.5份所述乳化剂。
9.根据权利要求8所述的涂料组合物，其特征在于，按重量份计，所述涂料组合物还包括0.1～0.4份所述水性润湿剂、0.1～0.5份所述水性流平剂、0.1～0.4份所述水性消泡剂、0.1～0.5份所述水性流变助剂、2～8份所述水性成膜助剂和0.2～0.5份所述乳化剂；
优选地，所述水性润湿剂选自硅氧烷类化合物；所述水性流平剂选自聚醚改性聚二甲基硅氧烷类化合物；所述水性消泡剂选自有机硅类化合物；所述水性流变助剂选自缔合型聚氨酯类化合物；所述水性成膜助剂选自醚、酯、醇和醇酯组成的组中的一种或多种。
10.一种涂层，其特征在于，所述涂层由权利要求1至9中任一项所述的涂料组合物经涂覆和固化制得。
11.一种权利要求1至9中任一项所述的涂料组合物或权利要求10所述的涂层在涂料领域中的应用。
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