CN116463050A - 一种高耐磨高光涂料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高耐磨高光涂料，包括A组分和B组分；A组分包括以下质量份的组分：30～35份氟硅改性聚氨酯丙烯酯树脂、6～8份季戊四醇三丙烯酸酯、20～25份二季戊四醇五丙烯酸酯、6～10份己内酯改性DPHA、3～4份光引发剂和18～30份溶剂；B组分为稀释剂。本发明的高耐磨高光涂料可用于PMMA材料或PMMA和PC复合材料表面涂层的形成，具有良好自流平效果，固化后具有良好的透光性和抗脏污性能，涂层与各类硬质板材，具有良好的附着效果，且耐磨性佳、耐水性强、耐溶剂性强，在实际使用时VOC低，具有良好的环保性和使用安全性，制备方法简单、操作简便，无需复杂设备即可制作，适于大规模产业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及涂料领域，具体涉及一种用于电子、电器产品表面保护的高耐磨高光涂料及其制备方法和应用。
背景技术
随着电子、电器产品的不断发展，上述产品已经成为我们生活中必需品，为获得更低的材料损坏铝，许多智能手机后盖或电器盖板选择采用复合板材来替代2D玻璃，与此同时，为了保证后盖具有丰富的颜色和图案，会在复合板材的背面采用3D打印技术来打印图案，而复合板材正面则需要一层高耐磨抗脏污的涂层相应进行保护。
为避免涂层对板材上图案的遮盖，现有方案一般采用普通高光UV涂层对板材进行保护，但一方面现有高光UV涂层的抗脏污性能不佳，难以满足日常使用的需求，另一方面普通高光UV涂层在硬质板材或硬质复合板材表面的附着力不强，再一方面现有高光UV涂料所形成的涂层耐磨性不强，为增强耐磨性一般通过使用硬化液进行改善，但使用硬化液后淋涂液由于自身硬度偏高，所以只能采用低膜厚施工，为了保证低膜厚，所以施工状态下的固含偏低(≤35％)，这样就导致VOC超过550g/L，且在一些异形面(如存在凹面、凸面)的淋涂工艺不适合，因此该方法使得涂料VOC过高，降低了使用安全性，且对于异形面工件的施工适配性仍有待提高。
发明内容
本发明提供了一种低VOC(施工状态下＜550g/L)高耐磨高光涂料及其制备方法和应用，用以解决目前现有的高光UV涂料抗脏污性能和耐磨性不佳、高硬度情况下漆膜容易开裂、与板材的附着力不强的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种高耐磨高光涂料，包括A组分和B组分；
其中，A组分包括以下质量份的组分：
30～35份氟硅改性聚氨酯丙烯酯树脂、6～8份季戊四醇三丙烯酸酯、20～25份二季戊四醇五丙烯酸酯、6～10份己内酯改性DPHA、3～4份光引发剂和18～24份溶剂；
B组分为稀释剂。
上述技术方案的设计思路在于，本发明采用氟硅纳米改性聚氨酯丙烯酯树脂和二季戊四醇五丙烯酸酯为主体、搭配季戊四醇三丙烯酸酯和己内酯改性DPHA构建涂料体系，其中，氟硅纳米改性聚氨酯丙烯酸树脂是一种综合性能优异的聚氨酯树脂，该树脂的主体树脂为纳米无机材料杂化树脂，提供超耐磨性能，并且，通过有机硅改性形成的纳米杂化氟硅改性丙烯酸树脂，具有特殊的柔滑性、极低的表面摩擦系数，降低了摩擦的磨损作用，同时，纳米杂化氟硅改性丙烯酸树脂侧链嫁接有氟类基团，使得涂膜具有极低的表面能，抗污能力优异，具有良好的耐水解、耐老化、耐化学品性能，季戊四醇三丙烯酸酯(PET3A)是一种含有一个侧羟基、低挥发、固化快的单体，3官单体可以用来减低体系的粘度，同时各项耐性佳，硬度高，固化快，可提高涂料涂层的交联密度，耐溶剂性佳，二季戊四醇五丙烯酸酯在配方中起到提高提高UV反应活性及漆膜的交联密度的作用，可提高涂层的耐化学性以及耐磨性，己内酯改性DPHA则具良好的固化速度，与DPHA相比，其粘度和柔软性更低，使涂层具有良好韧性，可以很好的降低高官单体产生的脆性，并且具有良好的耐候性，耐水以及耐化学品性能，且其己内酯链段与其他树脂交联反应之后可以提高整个体系的韧性；上述涂料的组分配比使得涂料固化后所得涂层具有上佳的透光性、耐磨性和各项耐受性能，除此之外，发明人还意外地发现，通过上述几种组分的搭配使用，涂料及涂层表现出了对于硬质复合板材(比如PC、PMMA复合板材和PC/MMA双面复合板材)极佳的附着效果，在高温、潮湿环境中也能保证涂层与基材表面的良好结合；与此同时，发明人还发现本发明涂料所形成的涂层漆膜具有很高的水接触角(110～113°)和油接触角(85～91°)，展现了良好的抗脏污性能，使涂层满足日常使用需求。
作为上述技术方案的进一步优选，所述稀释剂包括15～20质量份的甲基异丁酮、15～20质量份的乙二醇单丁醚、20质量份的丙二醇甲醚和40质量份的醋酸丁酯。
作为上述技术方案的进一步优选，所述光引发剂包括PI581、TPO和2959中的至少两种，进一步优选为，所述光引发剂包括PI581、TPO和2959三种。本发明所采用光引发剂为复合型光引发剂，上述光引发剂可保证涂料使用时表层固化和深层固化的同时实现，且具抗氧阻聚合特性，可避免氧阻聚导致的漆膜表面的固化程度降低、漆膜表层耐磨下降的技术问题，其中光引发剂PI在紫外光照射下接受光能从基态变为激发态PI*,进而分解成自由基，自由基与单体/树脂M的碳碳双键结合，并在此基础上进行链式增长，使碳碳双键发生聚合，由于氧阻聚对表层固化的影响，因此通过选择在不同波段的存在吸收峰的不同光引发剂可以实现表层固化和深层固化的同步进行，比如在UVA(315～400nm)这个波段紫外光穿透力弱，光引发剂PI在此波段内具有吸收峰，可促进表层固化，而在UV B(280～315nm)这个波段紫外光穿透力强TPO光引发剂在该波段存在吸收峰，则可促进深层固化；同时光引发剂2959分子中的活性羟基可以使它很容易与不饱和树脂发生反应，并且对氧阻聚不敏感，因此可提高涂层的表层固化效果。
作为上述技术方案的进一步优选，所述溶剂包括丙二醇甲醚和三甲基三甲氧基乙酸丁酯，所述丙二醇甲醚和三甲基三甲氧基乙酸丁酯的质量比为(1：1.2)～(1.2：1)。上述溶剂一方面可保证对光引发剂的完全溶解，另一方面则具一定自流平功能，可改善涂料使用时的流平效果。
作为上述技术方案的进一步优选，所述溶剂还包括6～10份乙二醇丁醚。乙二醇丁醚挥发速度较慢，作为溶剂可增加涂料的流平时间，从而进一步改善使用时涂料的流平效果。
基于同一技术构思，本申请还提供一种上述高耐磨高光涂料的制备方法，所述A组分的制备方法包括以下步骤：
(1)将所述光引发剂溶解于部分溶剂中，于搅拌条件选继续加入所述氟硅纳米改性聚氨酯丙烯酯树脂、季戊四醇三丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯和己内酯改性DPHA，得到混合溶液；
(2)向所述混合溶液中加入剩余溶剂调节粘度至设定值后进行过滤，即得所述A组分。
作为上述技术方案的进一步优选，步骤(1)所述搅拌的速度为800～1200转/分钟，搅拌时间为10～15分钟。
作为上述技术方案的进一步优选，所述B组分的制作方法为：将20质量份的甲基异丁酮、20质量份的乙二醇单丁醚、20质量份的丙二醇甲醚和40质量份的醋酸丁酯混合搅拌5～10分钟，搅拌速度为500～600转/分钟，的到混合溶剂；将混合溶剂采用0.5μm的滤芯进行过滤，即得B组分。
基于同一技术构思，本申请还提供一种上述高耐磨高光涂料的应用，所述高耐磨高光涂料用于PMMA材料或PMMA和PC复合材料表面涂层的形成。
作为上述技术方案的进一步优选，所述高耐磨高光涂料用于PMMA材料或PMMA/PC复合材料表面涂层的形成时，使用方法包括以下操作：将所述A组分使用B组分稀释至设定粘度后喷涂在材料表面，喷涂厚度为25～30μm，在使用紫外光固化即在材料表面形成涂层。
作为上述技术方案的进一步优选，所述高耐磨高光涂料在使用时将所述A组分和B组分预热至60℃，并将所述A组分使用B组分稀释至粘度为9.5～10s(采用NK-2粘度杯测量)、VOC≤510g/L。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明的高耐磨高光涂料具有良好的自流平效果，固化后所得涂层具有良好的透光性，且涂层可以满足水接触角＞110°、油接触角＞85°，因而具有良好的抗脏污性能，同时涂层与各类硬质板材，特别是PC和PMMA复合板材具有良好的附着效果，且耐磨性佳(经500g/3000次湿牛仔布耐磨之后的水接触角仍大于100°)，耐水性强(在100℃/1H水煮后仍与基材保持良好附着)，耐溶剂性强(采用酒精擦拭3000次不会出现损伤)，在实际使用时VOC低，具有良好的环保性和使用安全性。
(2)本发明的高耐磨高光涂料制备方法简单、操作简便，无需复杂设备即可制作，适于大规模产业化生产。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1：
本实施例的高耐磨高光涂料，包括A组分和B组分，其中，A组分包括以下质量分的组分：
25份氟硅纳米改性聚氨酯丙烯酯树脂、6份五醇三丙烯酸酯、30份二季戊四醇五丙烯酸酯、10份己内酯改性DPHA、3.5份光引发剂和25.5份溶剂；其中光引发剂为复合光引发剂，包括2份2959、1.3份PI 581和0.2份TPO，溶剂包括10份丙二醇甲醚、9份三甲基三甲氧基乙酸丁酯和6.5份乙二醇丁醚；
B组分包括以下质量分的组分：
20份的甲基异丁酮、20份的乙二醇单丁醚、20份的丙二醇甲醚和40份的醋酸丁酯。
本实施例中，氟硅纳米改性聚氨酯丙烯酯树脂使用中山市杰事达精细化工有限公司生产的牌号为UA-1778的树脂产品；季戊四醇三丙烯酸酯采用长兴化学工业(中国)有限公司生产的牌号为EM235的产品；二季戊四醇五丙烯酸酯采用沙多玛(广州)化学有限公司生产的牌号为SR399NS的产品；己内酯改性DPHA采用日本化药株式会社生产的牌号为DPCA-60的产品。
本实施例的高耐磨高光涂料，由以下方法制备得到：
A组分的制备步骤：
S1、按重量份数称取光引发剂，加入丙二醇甲醚和三甲基三甲氧基乙酸丁酯搅拌至充分溶解；
S2、按重量份数称取氟硅改性聚氨酯丙烯酯树脂、PET3A、二季戊四醇五丙烯酸酯，己内酯改性DPHA，边搅拌边加入，搅拌速度800转/分钟,时间15分钟；
S3、用剩下的有机溶剂调节粘度；
S4、采用400目滤网过滤，得到A组分；
B组分的制备步骤：
S1、按重量份数称取甲基异丁酮、乙二醇单丁醚、丙二醇甲醚和醋酸丁酯，倒入容器内，搅拌5分钟，搅拌速度为600转/分钟；
S2、采用0.5um滤芯过滤，得到B组分。
本实施例的高耐磨高光涂料可用于在PC和PMMA复合板材表面形成涂层，使用方法为：将A组分和B组分预热，预热温度为60℃，预热时间为7min，将A组分用稀释剂B组分按照(100：35)开稀，稀释至粘度为10s(采用NK-2粘度杯测量)、VOC≤510g/L后，直接喷涂在板材的表面，喷涂厚度为28μm，然后再采用紫外光固化(UV能量为800mj/cm2)即可。
实施例2：
本实施例的高耐磨高光涂料，包括A组分和B组分，其中，A组分包括以下质量分的组分：
28份氟硅纳米改性聚氨酯丙烯酯树脂、6份季戊四醇三丙烯酸酯、28份二季戊四醇五丙烯酸酯、8份己内酯改性DPHA、3.5份光引发剂和26.5份溶剂；其中光引发剂为复合光引发剂，包括2份2959、1.3份PI 581和0.2份TPO，溶剂包括10份丙二醇甲醚、9份三甲基三甲氧基乙酸丁酯和7.5份乙二醇丁醚；
B组分包括以下质量分的组分：
20份的甲基异丁酮、20份的乙二醇单丁醚、20份的丙二醇甲醚和40份的醋酸丁酯。
本实施例中，氟硅改性聚氨酯丙烯酯树脂使用中山市杰事达精细化工有限公司生产的牌号为UA-1778的树脂产品；季戊四醇三丙烯酸酯采用长兴化学工业(中国)有限公司生产的牌号为EM235的产品；二季戊四醇五丙烯酸酯采用沙多玛(广州)化学有限公司生产的牌号为SR399NS的产品；己内酯改性DPHA采用日本化药株式会社生产的牌号为DPCA-60的产品。
本实施例的高耐磨高光涂料，由以下方法制备得到：
A组分的制备步骤：
S1、按重量份数称取光引发剂，加入丙二醇甲醚和三甲基三甲氧基乙酸丁酯搅拌至充分溶解；
S2、按重量份数称取氟硅纳米改性聚氨酯丙烯酯树脂、季戊四醇三丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯，己内酯改性DPHA，边搅拌边加入，搅拌速度1200转/分钟,时间10分钟；
S3、用剩下的有机溶剂调节粘度；
S4、采用400目滤网过滤，得到A组分；
B组分的制备步骤：
S1、按重量份数称取甲基异丁酮、乙二醇单丁醚、丙二醇甲醚和醋酸丁酯，倒入容器内，搅拌10分钟，搅拌速度为500转/分钟；
S2、采用0.5um滤芯过滤，得到B组分。
本实施例的高耐磨高光涂料可用于在PC和PMMA复合板材表面形成涂层，使用方法为：将A组分和B组分预热，预热温度为60℃，预热时间为7min，将A组分用稀释剂B组分按照(100：35)开稀，稀释至粘度为10s(采用NK-2粘度杯测量)、VOC≤510g/L后，直接喷涂在板材的表面，喷涂厚度为28μm，然后再采用紫外光固化(UV能量为800mj/cm2)即可。
实施例3：
本实施例的高耐磨高光涂料，包括A组分和B组分，其中，A组分包括以下质量分的组分：
30份氟硅改性聚氨酯丙烯酯树脂、8份季戊四醇三丙烯酸酯、26份二季戊四醇五丙烯酸酯、6份己内酯改性DPHA、3.5份光引发剂和26.5份溶剂；其中光引发剂为复合光引发剂，包括2份2959、1.3份PI 581和0.2份TPO，溶剂包括10份丙二醇甲醚、9份三甲基三甲氧基乙酸丁酯和7.5份乙二醇丁醚；
B组分包括以下质量分的组分：
20份的甲基异丁酮、20份的乙二醇单丁醚、20份的丙二醇甲醚和40份的醋酸丁酯。
本实施例中，氟硅改性聚氨酯丙烯酯树脂使用中山市杰事达精细化工有限公司生产的牌号为UA-1778的树脂产品；季戊四醇三丙烯酸酯采用长兴化学工业(中国)有限公司生产的牌号为EM235的产品；二季戊四醇五丙烯酸酯采用沙多玛(广州)化学有限公司生产的牌号为SR399NS的产品；己内酯改性DPHA采用日本化药株式会社生产的牌号为DPCA-60的产品。
本实施例的高耐磨高光涂料，由以下方法制备得到：
A组分的制备步骤：
S1、按重量份数称取光引发剂，加入丙二醇甲醚和三甲基三甲氧基乙酸丁酯搅拌至充分溶解；
S2、按重量份数称取氟硅改性聚氨酯丙烯酯树脂、季戊四醇三丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯，己内酯改性DPHA，边搅拌边加入，搅拌速度800转/分钟,时间15分钟；
S3、用剩下的有机溶剂调节粘度；
S4、采用400目滤网过滤，得到A组分；
B组分的制备步骤：
S1、按重量份数称取甲基异丁酮、乙二醇单丁醚、丙二醇甲醚和醋酸丁酯，倒入容器内，搅拌5分钟，搅拌速度为600转/分钟；
S2、采用0.5um滤芯过滤，得到B组分。
本实施例的高耐磨高光涂料可用于在PC和PMMA复合板材表面形成涂层，使用方法为：将A组分和B组分预热，预热温度为60℃，预热时间为7min，将A组分用稀释剂B组分按照(100：35)开稀，稀释至粘度为10s(采用NK-2粘度杯测量)、VOC≤510g/L后，直接喷涂在板材的表面，喷涂厚度为28μm，然后再采用紫外光固化(UV能量为800mj/cm2)即可。
实施例1-3的高耐磨高光涂料的组分配比如下表1所示：
表1：实施例1-3的高耐磨高光涂料配方(单位：质量份)
对比例1：
本对比例的涂料，与实施例1相比区别在于A组分中不含己内酯改性DPHA，其他组分、配比及制备方法、使用方法均与实施例1一致。
对比例2：
本对比例的涂料，与实施例1相比区别在于A组分中不含氟硅改性聚氨酯丙烯酯树脂，其他组分、配比及制备方法、使用方法均与实施例1一致。
对比例3：
本对比例的涂料为市售常规高光UV涂料，其组分配比如表2所示。
对比例4：
本对比例的涂料为市售常规高光UV涂料，其组分配比如表2所示。
表2：对比例3及对比例4的市售常规高光UV涂料配方(单位：质量份)
将上述实施例1-3以及对比例1-4的涂料按照喷涂施工方法应用在透明的PC+PMMA复合板材上(膜厚均控制在28～30um)，分别进行附着力测试、耐磨性测试(湿牛仔布摩擦、橡皮摩擦、表面擦拭)、耐水性测试(高温水煮)、水/油接触角测试和高温测试，测试条件如下表3所示，测试结果如下表4所示：
表3：各实施例和对比例的涂料涂层性能测试方法
表4：各实施例和对比例的涂料涂层性能测试结果
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种高耐磨高光涂料，其特征在于，包括A组分和B组分；
其中，A组分包括以下质量份的组分：
30～35份氟硅纳米改性聚氨酯丙烯酯树脂、6～8份季戊四醇三丙烯酸酯、20～25份二季戊四醇五丙烯酸酯、6～10份己内酯改性DPHA、3～4份光引发剂和18～30份溶剂；
B组分为稀释剂。
2.根据权利要求1所述的高耐磨高光涂料，其特征在于，所述稀释剂包括15～20质量份的甲基异丁酮、15～20质量份的乙二醇单丁醚、15～20质量份的丙二醇甲醚和30～40质量份的醋酸丁酯。
3.根据权利要求1所述的高耐磨高光涂料，其特征在于，所述光引发剂包括PI581、TPO和2959中的至少两种。
4.根据权利要求1所述的高耐磨高光涂料，其特征在于，所述溶剂包括丙二醇甲醚和三甲基三甲氧基乙酸丁酯，所述丙二醇甲醚和三甲基三甲氧基乙酸丁酯的质量比为(1：1.2)～(1.2：1)。
5.根据权利要求4所述的高耐磨高光涂料，其特征在于，所述溶剂还包括6～10份乙二醇丁醚。
6.一种权利要求1-5任一项所述的高耐磨高光涂料的制备方法，其特征在于，所述A组分的制备方法包括以下步骤：
(1)将所述光引发剂溶解于部分溶剂中，于搅拌条件选继续加入所述氟硅纳米改性聚氨酯丙烯酯树脂、、二季戊四醇五丙烯酸酯和己内酯改性DPHA，得到混合溶液；
(2)向所述混合溶液中加入剩余溶剂调节粘度至设定值后进行过滤，即得所述A组分。
7.根据权利要求6所述的高耐磨高光涂料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述搅拌的速度为800～1200转/分钟，搅拌时间为10～15分钟。
8.一种权利要求1-5任一项所述的高耐磨高光涂料的应用，其特征在于，所述高耐磨高光涂料用于PMMA材料或PMMA和PC复合材料表面涂层的形成。
9.根据权利要求8所述的高耐磨高光涂料的应用，其特征在于，所述高耐磨高光涂料用于PMMA材料或PMMA和PC复合材料表面涂层的形成时，使用方法包括以下操作：将所述A组分使用B组分稀释至设定粘度后喷涂在材料表面，喷涂厚度为25～30μm，在使用紫外光固化即在材料表面形成涂层。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Country or region after: China Address after: 410600 No. 777 North Third Ring Road, Ningxiang Economic and Technological Development Zone, Changsha City, Hunan Province Applicant after: Matsui New Materials Group Co.,Ltd. Address before: 410600 No. 777 North Third Ring Road, Ningxiang Economic and Technological Development Zone, Changsha City, Hunan Province Applicant before: HUNAN SOKAN NEW MATERIALS Co.,Ltd. Country or region before: China |
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| GR01 | Patent grant | ||
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