CN116554763A - 一种保护金属基材的复合物及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种复合物的制备，具体是一种用于保护金属基材的复合物。该复合物由环氧甲基丙烯酸酯、氟化聚氨酯丙烯酸酯、活性稀释剂、流平剂和消泡剂构成，其中，环氧甲基丙烯酸酯和氟化聚氨酯丙烯酸酯的用量比在10以上。通过引入氟化的支化结构开环环氧基，使得复合物用于电子束固化时，实现了高速固化、附着力强以及抗冲击性能优异的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合物的制备，具体是一种用于保护金属基材的复合物。
背景技术
金属卷材广泛应用于建筑、家电、汽车、军工等领域。作为金属卷材制造的核心技术和关键材料，我国现有金属卷材涂层技术是上世纪80年代由国外引入，历经四十余年的发展，宝武钢铁等企业已成为全球金属卷材行业的主要企业，金属卷材涂层的年使用量也已达到约60万吨/年。但这类热固化涂层的固化温度达到200℃以上，溶剂含量通常在50％以上，属于高VOCs排放、高能耗、高碳排放类涂层技术。在碳排放权竞争日益加剧的国际环境下，我国生态文明建设进入了以降碳为重点战略方向、推动减污降碳协同增效、促进经济社会发展全面绿色转型的关键时期。因此，节能低碳环保的涂层产品及涂装技术的开发已成为全球金属卷材领域亟待解决的关键技术，具有重要的经济和社会意义。
电子束(EB)固化技术其不仅不受涂层颜色及一定涂层厚度的限制，而且还能固化纸张或其他基材内部涂料和不透明基材，EB固化更具有固化效率快、固化均匀、绿色和节约能源的优势。为此，以德国巴斯夫、美国宣威、荷兰阿克苏为代表的国际巨头正全力攻关这一关键技术。而实现我国在该技术的突破不仅有利于创新驱动金属卷材行业的低碳绿色制造，同时还有望实现我国金属卷材行业的核心技术引领和国际市场话语权。
关于电子束固化，如专利US20100221552A1，其公开了一种耐热变色性，对基材的密合性，耐磨性，耐水性和耐冲击性均很优异的固化材料。国内如江南大学申请的专利CN111808503A，其公开了将具有电子束热双重固化性能的树脂、固体环氧树脂、活性稀释剂、潜伏性热引发剂、附着力促进剂，通过对上述成分的合理搭配，实现了具有优秀的附着力和机械性能的涂层组合物制备。另外，Rosenberg等人(Electron beam curing ofcoatings:the influence of the voltage on the curing process)研究了电子束电压对聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯和三乙二醇二丙烯酸酯混合物在金属基材表面固化性能的影响。Glauser等人(Toughening of electron-beam cured acrylate resins)合成了一系列支化型聚酯甲基丙烯酸酯，并将其作为增韧剂添加到双酚A环氧丙烯酸酯基体树脂中，研究了混合物经EB辐照固化后的材料性能。
虽然现有技术对电子束固化的研究有了一定的进展，但现在使用的大多数低聚物都是一种高粘度的聚合物，在反应过程中还需要降低其粘度。此外，对于大部分的电子束固化涂层而言，其仍然存在着附着力不够以及抗冲击性能不佳的问题。
为此，本发明的目的是提供一种复合物，具体而言，是一种能够用于电子束固化的复合物，通过对其组份的调配和组份含量的控制，实现了高速固化、附着力强、冲击性能优异以及健康无害的效果。
发明内容
本发明提供一种能够用于电子束固化的涂层复合物，通过对其组份的调控和组份含量的控制，实现了高速固化、附着力强、冲击性能优异以及健康无害的效果。
具体的，本发明采用以下方案来达到上述技术效果。
一种保护金属基材的复合物，包含以下组成成分：
环氧甲基丙烯酸酯30-50份；
氟化聚氨酯丙烯酸酯2-5份；
活性稀释剂8-16份；
流平剂1-2份；
消泡剂0.1-0.5份。
本发明的原理在于：环氧甲基丙烯酸酯是利用环氧树脂和甲基丙烯酸加成聚合而得到，其既具有不饱和树脂的性质，又具有环氧树脂的结构，这使得复合物可以具有较好的粘合性、化学稳定性、耐热性以及固化性能。而配合氟化聚氨酯丙烯酸酯使用时，本领域技术人员知晓，F、O的电负性不同，从而使得其产生极性，在亲核试剂的作用下，环氧基团还会发生开环聚合，从而二者相互作用，产生协同效应，进而实现了高速固化、附着力强、冲击性能优异以及健康无害的效果。
为了使本领域技术人员更加清楚本发明的技术方案，本发明还包括以下技术方案，一种保护金属基材的复合物，包含以下组成成分：
环氧甲基丙烯酸酯35-50份；
氟化聚氨酯丙烯酸酯3-5份；
活性稀释剂8-16份；
流平剂1-2份；
消泡剂0.1-0.5份。
进一步的，所述的活性稀释剂包括二丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯中的一种或几种。
进一步的，所述的流平剂和消泡剂为本领域常用试剂。
进一步的，所述环氧甲基丙烯酸酯和氟化聚氨酯丙烯酸酯的用量份数比在10以上。
进一步的，采用电子束聚合的方式实现对金属基材的保护。
进一步的，所述金属基材包括铝材、不锈钢材以及贵金属等材料。
进一步的，所述氟化聚氨酯丙烯酸酯通过使用羟基含氟丙烯酸酯而引入氟原子，氟原子的引入可以提高产物的支化结构，有利于电子束固化。
进一步的，本发明中所述保护金属基材的复合物制备包括以下步骤：
S1：取1/3的环氧甲基丙烯酸酯和全部的氟化聚氨酯丙烯酸酯以及活性稀释剂进行搅拌混合；
S2：向步骤S1中搅拌后的物质中加入剩余的环氧甲基丙烯酸酯继续研磨混合；
S3：向步骤S2中研磨混合后的物质中加入消泡剂和流平剂，混合均匀，即可得到本发明所要保护的复合物。
本发明的另一目的是提供一种保护金属基材的复合物使用方法，具体包括以下步骤：
1)采用GB/T9271对金属基材进行预处理；
2)将前述复合物涂覆在金属基材表面；
3)涂覆后在金属基材表面流延20min以上；
4)使用电子束固化设备对其进行固化保护以实现本发明的技术效果。
进一步的，所述电子束固化过程中，所需辐照剂量低至1KGy。
本发明通过采用环氧甲基丙烯酸酯和氟化聚氨酯丙烯酸酯的配合使用，在特定的配比下，利用氟化的支化结构开环环氧基，从而得到一种高速固化、附着力强、冲击性能优异以及健康无害金属基材保护复合物。
与现有技术相比，本发明具有以下有益技术效果：
1)在众多的丙烯酸酯类物质中选择出特定配比的环氧甲基丙烯酸酯和氟化聚氨酯丙烯酸酯，利用其官能团之间的相互作用，实现了二者的协同作用。
2)相比现有技术中使用单一组份或混合组份的低聚物，如使用环氧甲基丙烯酸酯和聚氨酯丙烯酸酯，本发明实现了高速固化、附着力强以及抗冲击性能优异的效果。
具体实施方式
为了使本领域技术人员清楚地了解本发明的内容，现通过具体实施方式对本申请的技术方案进行如下描述。
以下各实施例中所述保护金属基材的复合物制备包括以下步骤：
S1：取1/3的环氧甲基丙烯酸酯和全部的氟化聚氨酯丙烯酸酯以及活性稀释剂进行搅拌混合；
S2：向步骤S1中搅拌后的物质中加入剩余的环氧甲基丙烯酸酯继续研磨混合；
S3：向步骤S2中研磨混合后的物质中加入消泡剂和流平剂，继续混合均匀，即可得到本发明所要保护的复合物。
本发明所使用的组份，其中，环氧甲基丙烯酸树脂采购自用西格玛(sigma-aldrich)公司，而助剂BYK333和BYK141均采购自德国毕克公司(BYK)。
实施例1
一种保护金属基材的复合物，包含以下组成成分：
环氧甲基丙烯酸酯30份；
氟化聚氨酯丙烯酸酯2份；
活性稀释剂9份；
流平剂1份；
消泡剂0.2份。
所述活性稀释剂选自二丙二醇二丙烯酸酯，流平剂和消泡剂分别为BYK333和BYK141。
实施例2
一种保护金属基材的复合物，包含以下组成成分：
环氧甲基丙烯酸酯35份；
氟化聚氨酯丙烯酸酯3份；
活性稀释剂10份；
流平剂1份；
消泡剂0.2份。
所述活性稀释剂选自三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，流平剂和消泡剂分别为BYK333和BYK141。
实施例3
一种保护金属基材的复合物，包含以下组成成分：
环氧甲基丙烯酸酯40份；
氟化聚氨酯丙烯酸酯3份；
活性稀释剂10份；
流平剂1.2份；
消泡剂0.3份。
所述活性稀释剂选自季戊四醇三丙烯酸酯，流平剂和消泡剂分别为BYK333和BYK070。
实施例4
一种保护金属基材的复合物，包含以下组成成分：
环氧甲基丙烯酸酯50份；
氟化聚氨酯丙烯酸酯4份；
活性稀释剂10份；
流平剂2份；
消泡剂0.4份。
所述活性稀释剂选自二丙二醇二丙烯酸酯，流平剂和消泡剂分别为BYK333和BYK141。
实施例5
一种保护金属基材的复合物，包含以下组成成分：
环氧甲基丙烯酸酯50份；
氟化聚氨酯丙烯酸酯5份；
活性稀释剂12份；
流平剂2份；
消泡剂0.3份。
所述活性稀释剂选自二丙二醇二丙烯酸酯，流平剂和消泡剂分别为BYK333和BYK141。
对比例1
一种保护金属基材的复合物，包含以下组成成分：
环氧甲基丙烯酸酯30份；
氟化聚氨酯丙烯酸酯5份；
活性稀释剂9份；
流平剂1份；
消泡剂0.2份。
所述活性稀释剂选自二丙二醇二丙烯酸酯，流平剂和消泡剂分别为BYK333和BYK141。
对比例2
一种保护金属基材的复合物，包含以下组成成分：
环氧甲基丙烯酸酯30份；
聚氨酯丙烯酸酯3份；
活性稀释剂9份；
流平剂1份；
消泡剂0.2份。
所述活性稀释剂选自二丙二醇二丙烯酸酯，流平剂和消泡剂分别为BYK333和BYK141。
对于上述各实施例及对比例，根据国家标准GB/T6739-2006，测试固化膜的铅笔硬度；根据国家标准GB/T9286-1998对固化膜进行划格测试，测试固化膜的附着力；在恒温恒湿条件下按照国家标准GB/T6742，对固化膜进行弯曲柔韧性测试。具体测试结果如下：
| 示例 | 铅笔硬度 | 附着力 | 柔韧性(mm) |
| 实施例1 | 8H | 0级 | 1 |
| 实施例2 | 8H | 0级 | 1 |
| 实施例3 | 7H | 0级 | 1 |
| 实施例4 | 8H | 0级 | 1 |
| 实施例5 | 7H | 0级 | 1 |
| 对比例1 | 5H | 1级 | 1 |
| 对比例2 | 4H | 2级 | 1 |
此外，为了研究本发明的复合物在电子束固化过程中，辐照剂量对固化效果的影响，本发明以50μm厚的薄膜为例，在氧气浓度低于50mg/L条件下，对于该复合物在不同辐照剂量KGy下的固化表现，通常采用表干和实干进行衡量，其中，表干——也称表面干燥、指干、指触干燥；实干——指涂层已完全转变成固体涂膜，具有一定硬度。
50μm的薄膜在不同辐照剂量下的固化实验数据
由此可知，对于本发明的复合物而言，其在厚薄膜(50μm)的情况下，由于低聚物之间的相互作用，使得该复合物在低辐照剂量(1Kgy)依然可以很容易聚合固化，这进一步证实了本发明的复合物具有优异的技术性能。
需要说明的是，以上实施例仅是对本发明专利的示例性说明，实际EB固化是不受涂层颜色，涂层透明度及一定厚度的影响限制，且还能固化纸张或其他基材的内部涂料及不透明基材，本领域技术人员在不违背本发明原理的情况下，所做的适当调整或改变均在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种保护金属基材的复合物，其特征在于：包含以下组成成分，
环氧甲基丙烯酸酯35-50份；
氟化聚氨酯丙烯酸酯3-5份；
活性稀释剂8-16份；
流平剂1-2份；
消泡剂0.1-0.5份。
2.根据权利要求1所述的一种保护金属基材的复合物，其特征在于：所述环氧甲基丙烯酸酯和氟化聚氨酯丙烯酸酯的用量比在10以上。
3.根据权利要求1所述的一种保护金属基材的复合物，其特征在于：所述的活性稀释剂包括二丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯中的一种或几种。
4.将权利要求1所述的一种保护金属基材的复合物通过电子束固化用于金属基材保护。
5.一种如权利要求1所述的保护金属基材的复合物使用方法，其特征在于：具体包括以下步骤，
a)采用GB/T9271对金属基材进行预处理；
b)将前述复合物涂覆在金属基材表面；
c)涂覆后在金属基材表面流延20min以上；
d)使用电子束固化设备对其进行固化保护。
6.根据权利要求5所述的一种如权利要求1所述的保护金属基材的复合物使用方法，其特征在于：所述电子束固化过程中，固化辐照剂量低至1KGy。
7.根据权利要求5所述的一种如权利要求1所述的保护金属基材的复合物使用方法，其特征在于：所述金属基材包括铝材、不锈钢材以及贵金属等材料。
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|---|---|---|---|---|
| CN101210145A (zh) * | 2006-12-31 | 2008-07-02 | 珠海东诚化工有限公司 | 光固化氟碳涂料及其制备方法和用途 |
| CN108977049A (zh) * | 2018-06-27 | 2018-12-11 | 江苏宏泰高分子材料有限公司 | 一种环保型光固化超耐高温高湿pvd面漆及其制备方法 |
| CN111218139A (zh) * | 2020-02-28 | 2020-06-02 | 上海超彩油墨有限公司 | 一种基于eb固化的印铁涂料 |
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2023
- 2023-04-12 CN CN202310388564.6A patent/CN116554763A/zh active Pending
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