CN116694159B - 一种真空电镀用水性uv底漆 - Google Patents
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Abstract
本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种真空电镀用水性UV底漆。采用一端亲水、另一端疏水的常规市售直链型乳化剂作为水性UV电镀漆的乳化剂，所获水性UV真空电镀漆的真空电镀性和储存稳定性较差。针对上述问题，本发明提供一种真空电镀用水性UV底漆，其配方中添加有含有网状两亲性乳化剂的乳化剂组合物，本发明所获含有网状两亲性乳化剂的乳化剂组合物相比直链型两亲性乳化剂更能显著改善真空电镀用水性UV漆漆膜的真空电镀性、储存稳定性，这是因为其组分中网状立体型两亲性乳化剂相比直链型两亲性乳化剂，亲水亲油性锚固点更多，分子量大，不易迁移，对油性树脂的包裹性更好，形成的乳液粒径小，更稳定。
Description
技术领域
本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种真空电镀用水性UV底漆。
背景技术
近些年，由于UV真空电镀漆的溶剂含量过高，对环境污染较大，水性UV真空电镀漆的呼声越来越大。
目前，市售的真空电镀用水性UV漆，一种是对配方中的基体树脂进行亲水改性，一般是在基体树脂结构中引入亲水结构，这种方式会破坏基体树脂原有的亲油性结构，导致其真空电镀性、耐水性、以及漆膜与基材之间，底漆与面漆之间的附着力变差。另一种是在真空电镀漆配方中加入两亲性乳化剂，以改善油性基体树脂的亲水性，获得水性真空电镀漆。常规直链型两亲性小分子乳化剂，不仅耐水性不好，还容易迁移，而直链型两亲性大分子乳化剂，分子量大，不容易迁移，但是其分子结构上的亲油亲水性锚固点较少，乳化效果差，形成的水性UV乳液的储存稳定性较差，短期内容易破乳分层，而且漆膜的真空电镀性、耐水性等也不佳。
本发明针对上述问题，设计了一种外加型含有网状立体结构的两亲性乳化剂，本发明所获两亲性乳化剂相比直链型两亲性乳化剂能显著改善真空电镀用水性UV漆漆膜的真空电镀性、储存稳定性，这是因为网状两亲性乳化剂相比直链型的两亲性乳化剂具有更大的分子量，不易迁移，还具有更多的亲油性锚固点，网状立体结构的乳化剂对基体树脂的包裹性更好，乳化效果也就更好，乳液更稳定，另外，网状两亲性乳化剂结构中还含有与基体树脂(聚氨酯丙烯酸树脂)相似的结构片段，进一步增加了乳化剂与基体树脂之间的相容性，对进一步改善真空电镀用水性UV漆的真空电镀性、耐水性以及储存稳定性十分有利。
发明内容
现有技术中存在的问题是：采用一端亲水、一端疏水的常规市售直链型乳化剂作为水性UV电镀漆的乳化剂，所获水性UV真空电镀漆的真空电镀性和储存稳定性较差。针对上述问题，本发明提供一种真空电镀用水性UV底漆，以重量份数计，包括以下成分：
水性 UV 乳液 70-90 份
去离子水 20-30 份
润湿剂 0.1-0.5 份
光引发剂 3-5 份。
具体地，所述水性UV乳液的制备方法包括以下步骤：
(1)将44 .2g IPDI、0 .04g催化剂DBTDL、70mL THF加入到三孔圆底烧瓶中，然后将反应体系的温度升至70℃，在氮气保护下，将6g乙二醇以边搅拌边滴加的方式加入到反应体系中，通过FTIR监测反应的进行，待反应体系中的羟基吸收峰消失，再将0 .005g对苯二酚加入反应体系，然后边搅拌边滴加HEA，于70℃下搅拌反应至反应体系中的异氰酸根吸收峰在FTIR光谱上消失，反应结束，通过旋转蒸发除去溶剂，即得产物A；
(2)将20g NVP(1-乙烯基-2-吡咯烷酮)、3g产物A、0 .5gAIBN、0 .8g 2，4-二苯基-4-甲基-1-戊烯、140g二氧六环搅拌混合均匀，在氮气保护下，于75℃下搅拌反应24h，即得到含有网状立体型两亲性大分子乳化剂的乳化剂组合物；
(3)将含有网状立体型两亲性大分子乳化剂的乳化剂组合物与丙烯酸树脂、水置于70℃下高速搅拌混合均匀，即得到水性UV乳液，所述乳化剂组合物的添加量为丙烯酸树脂质量的4-8％，丙烯酸树脂的添加量是水质量的50-60％。
具体地，步骤(3)中所述的丙烯酸树脂为聚氨酯丙烯酸树脂。
具体地，所述的聚氨酯丙烯酸树脂包括日本合成UV树脂ME4744、三井化学树脂RA3091、无锡维都斯电子材料有限公司的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯WDS-2230、中国台湾长兴化学公司生产的6126、6170中的至少一种。
具体地，步骤(3)中所述高速搅拌的转速为7000-8000rpm。
具体地，所述润湿剂包括BYK3760、BYK3455、degoWET270中的至少一种。
具体地，所述光引发剂包括光引发剂1173、TPO、TPOL、2959中的至少一种。
具体地，所述的一种真空电镀用水性UV底漆，其制备方法如下：
避光条件下，按照配方量，将各成分搅拌混合均匀，即得。
本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明所获乳化剂组合物中含有网状立体型两亲性大分子乳化剂的成分，这是由于本发明在合成乳化剂过程中，NVP的添加量相对于双官能度产物A较大，大部分单官能的NVP会发生自聚，然而也有部分NVP会与产物A一端的双键发生无规共聚，这时，产物A另一端未参与共聚反应的双键便充当桥梁作用，与另一条NVP自聚链发生无规共聚，最终得到含有网状立体型两亲性大分子乳化剂的乳化剂组合物，本发明所获乳化剂组合物中网状立体型两亲性大分子乳化剂具有复杂的网状立体大分子结构，也具有更多的亲油亲水性锚固点，同时具有包裹油性树脂的腔体结构，对基体油性聚氨酯丙烯酸树脂的包裹性更好，乳液粒径小，更稳定，更有利提高水性UV乳液的储存稳定性以及底漆漆膜的耐水性和真空上镀性；
(2)网状立体型两亲性大分子乳化剂结构中还含有与基体树脂(聚氨酯丙烯酸树脂)相似的结构片段，进一步增加了本发明所获乳化剂组合物与基体树脂之间的相容性，对进一步改善真空电镀用水性UV漆的真空电镀性、耐水性以及水性UV乳液的储存稳定性等十分有利。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进行详细说明。但应理解，以下实施例仅是对本发明实施方式的举例说明，而非是对本发明的范围限定。
实施例1
一种真空电镀用水性UV底漆，以重量份数计，组成如下：
水性 UV 乳液 70份
去离子水 20份
BYK3760 0.1份
光引发剂1173 3份。
所述水性UV乳液，按照以下步骤制备：
(1)将44 .2g IPDI、0.04g催化剂DBTDL、70mL THF加入到三孔圆底烧瓶中，然后将反应体系的温度升至70℃，在氮气保护下，将6g乙二醇以边搅拌边滴加的方式加入到反应体系中，通过FTIR监测反应的进行，待反应体系中的羟基吸收峰消失，再将0 .005g对苯二酚加入反应体系，然后边搅拌边滴加HEA，于70℃下搅拌反应至反应体系中的异氰酸根吸收峰在FTIR光谱上消失，反应结束，通过旋转蒸发除去溶剂，即得产物A；
(2)将20g NVP、3g产物A、0 .5g AIBN、0 .8g 2，4-二苯基-4-甲基-1-戊烯、140g二氧六环搅拌混合均匀，在氮气保护下，于75℃下搅拌反应24h，即得到含有网状立体型两亲性大分子乳化剂的乳化剂组合物；
(3)将含有网状立体型两亲性大分子乳化剂的乳化剂组合物与聚氨酯丙烯酸树脂中国台湾长兴化学6170、水置于70℃下高速搅拌混合均匀，即得到水性UV乳液，所述乳化剂组合物的添加量为聚氨酯丙烯酸树脂质量的4％，丙烯酸树脂的添加量是水质量的50％。
实施例2
一种真空电镀用水性UV底漆，以重量份数计，组成如下：
水性 UV 乳液 90份
去离子水 30份
DegoWET270 0.5份
光引发剂2959 5份。
所述水性UV乳液，按照以下步骤制备：
(1)将44 .2g IPDI、0.04g催化剂DBTDL、70mL THF加入到三孔圆底烧瓶中，然后将反应体系的温度升至70℃，在氮气保护下，将6g乙二醇以边搅拌边滴加的方式加入到反应体系中，通过FTIR监测反应的进行，待反应体系中的羟基吸收峰消失，再将0 .005g对苯二酚加入反应体系，然后边搅拌边滴加HEA，于70℃下搅拌反应至反应体系中的异氰酸根吸收峰在FTIR光谱上消失，反应结束，通过旋转蒸发除去溶剂，即得产物A；
(2)将20g NVP、3g产物A、0 .5g AIBN、0 .8g 2，4-二苯基-4-甲基-1-戊烯、140g二氧六环搅拌混合均匀，在氮气保护下，于75℃下搅拌反应24h，即得到含有网状立体型两亲性大分子乳化剂的乳化剂组合物；
(3)将含有网状立体型两亲性大分子乳化剂的乳化剂组合物与聚氨酯丙烯酸树脂中国台湾长兴化学6126、水置于70℃下高速搅拌混合均匀，即得到水性UV乳液，所述乳化剂组合物的添加量为聚氨酯丙烯酸树脂质量的5％，丙烯酸树脂的添加量是水质量的53％。
实施例3
一种真空电镀用水性UV底漆，以重量份数计，组成如下：
水性 UV 乳液 75份
去离子水 20份
BYK3455 0.2份
光引发剂TPO 3份。
所述水性UV乳液，按照以下步骤制备：
(1)将44 .2g IPDI、0.04g催化剂DBTDL、70mL THF加入到三孔圆底烧瓶中，然后将反应体系的温度升至70℃，在氮气保护下，将6g乙二醇以边搅拌边滴加的方式加入到反应体系中，通过FTIR监测反应的进行，待反应体系中的羟基吸收峰消失，再将0 .005g对苯二酚加入反应体系，然后边搅拌边滴加HEA，于70℃下搅拌反应至反应体系中的异氰酸根吸收峰在FTIR光谱上消失，反应结束，通过旋转蒸发除去溶剂，即得产物A；
(2)将20g NVP、3g产物A、0 .5g AIBN、0 .8g 2，4-二苯基-4-甲基-1-戊烯、140g二氧六环搅拌混合均匀，在氮气保护下，于75℃下搅拌反应24h，即得到含有网状立体型两亲性大分子乳化剂的乳化剂组合物；
(3)将含有网状立体型两亲性大分子乳化剂的乳化剂组合物与聚氨酯丙烯酸树脂三井化学树脂RA3091、水置于70℃下高速搅拌混合均匀，即得到水性UV乳液，所述乳化剂组合物的添加量为聚氨酯丙烯酸树脂质量的6％，丙烯酸树脂的添加量是水质量的55％。
实施例4
一种真空电镀用水性UV底漆，以重量份数计，组成如下：
水性 UV 乳液 80份
去离子水 25份
BYK3760 0.3份
光引发剂TPOL 3份。
所述水性UV乳液，按照以下步骤制备：
(1)将44 .2g IPDI、0.04g催化剂DBTDL、70mL THF加入到三孔圆底烧瓶中，然后将反应体系的温度升至70℃，在氮气保护下，将6g乙二醇以边搅拌边滴加的方式加入到反应体系中，通过FTIR监测反应的进行，待反应体系中的羟基吸收峰消失，再将0 .005g对苯二酚加入反应体系，然后边搅拌边滴加HEA，于70℃下搅拌反应至反应体系中的异氰酸根吸收峰在FTIR光谱上消失，反应结束，通过旋转蒸发除去溶剂，即得产物A；
(2)将20g NVP、3g产物A、0 .5g AIBN、0 .8g 2，4-二苯基-4-甲基-1-戊烯、140g二氧六环搅拌混合均匀，在氮气保护下，于75℃下搅拌反应24h，即得到含有网状立体型两亲性大分子乳化剂的乳化剂组合物；
(3)将含有网状立体型两亲性大分子乳化剂的乳化剂组合物与聚氨酯丙烯酸树脂日本合成UV树脂ME4744、水置于70℃下高速搅拌混合均匀，即得到水性UV乳液，所述乳化剂组合物的添加量为聚氨酯丙烯酸树脂质量的8％，丙烯酸树脂的添加量是水质量的56％。
实施例5
一种真空电镀用水性UV底漆，以重量份数计，组成如下：
水性 UV 乳液 85份
去离子水 28份
BYK3455 0.5份
光引发剂2959 5份。
所述水性UV乳液，按照以下步骤制备：
(1)将44 .2g IPDI、0.04g催化剂DBTDL、70mL THF加入到三孔圆底烧瓶中，然后将反应体系的温度升至70℃，在氮气保护下，将6g乙二醇以边搅拌边滴加的方式加入到反应体系中，通过FTIR监测反应的进行，待反应体系中的羟基吸收峰消失，再将0 .005g对苯二酚加入反应体系，然后边搅拌边滴加HEA，于70℃下搅拌反应至反应体系中的异氰酸根吸收峰在FTIR光谱上消失，反应结束，通过旋转蒸发除去溶剂，即得产物A；
(2)将20g NVP、3g产物A、0 .5g AIBN、0 .8g 2，4-二苯基-4-甲基-1-戊烯、140g二氧六环搅拌混合均匀，在氮气保护下，于75℃下搅拌反应24h，即得到含有网状立体型两亲性大分子乳化剂的乳化剂组合物；
(3)将含有网状立体型两亲性大分子乳化剂的乳化剂组合物与聚氨酯丙烯酸树脂WDS-2230、水置于70℃下高速搅拌混合均匀，即得到水性UV乳液，所述乳化剂组合物的添加量为聚氨酯丙烯酸树脂质量的7％，丙烯酸树脂的添加量是水质量的60％。
对比例1同实施例1，不同之处在于，对比例1采用普通市售直链型两亲性乳化剂十二烷基磺酸钠替换实施例1水性UV乳液中含有网状立体型两亲性大分子乳化剂的乳化剂组合物，所述普通市售直链型两亲性乳化剂与聚氨酯丙烯酸树脂中国台湾长兴化学6170、水置于70℃下高速搅拌混合均匀，得到水性UV乳液，所述普通市售直链型两亲性乳化剂组合物的添加量为聚氨酯丙烯酸树脂质量的4％，聚氨酯丙烯酸树脂的添加量是水质量的50％。
对比例2同实施例1，不同之处在于，对比例2中的水性UV乳液按照以下步骤制备：
(1)将20g NVP、3g 2官能度环氧丙烯酸酯低聚物中国台湾长兴ETERCURE DR-G922、0 .5g AIBN、0 .8g 2，4-二苯基-4-甲基-1-戊烯、140g二氧六环搅拌混合均匀，在氮气保护下，于75℃下搅拌反应24h，即得到两亲性大分子乳化剂；
(2)将两亲性大分子乳化剂与聚氨酯丙烯酸树脂中国台湾长兴化学6170、水置于70℃下高速搅拌混合均匀，即得到水性UV乳液，所述乳化剂组合物的添加量为聚氨酯丙烯酸树脂质量的4％，聚氨酯丙烯酸树脂的添加量是水质量的50％。
性能测试
避光条件下，按照配方量，分别将本发明实施例1-5以及对比例1-2的各成分混合搅拌均匀，即得到7种真空电镀用水性UV底漆，对其进行储存稳定性测试，然后分别将它们涂敷在ABS基材表面，光固化厚度为15μm，然后在对底漆与基材之间的附着力进行测试，然后，在真空电镀用水性UV底漆漆膜表面进行真空电镀，电镀层厚度为3μm，然后对真空电镀层进行相关性能测试，之后在真空电镀层表面涂覆UV面漆，面漆的光固化厚度为11μm，之后对底漆、真空电镀层、面漆形成的涂层进行耐水性测试，所述UV面漆的型号为真空电镀面漆ZK-MP，为广东希贵光固化材料有限公司的产品。具体测试结果如表1所示。
底漆在基材表面的附着力：根据QB/T 4580-2013进行测试。
电镀层与底漆之间的附着力：根据QB/T 4580-2013进行测试。
耐水性：置于100℃下水煮1h，不发白、起泡。
储存稳定性：50℃下恒温搁置一个月不分层。
抗冻融性性：取30ml乳液放入冰箱-20℃冷冻5小时，然后取出放入50℃烘箱加热5小时，重复操作5个循环，观察乳液是否分层。
流平性：肉眼观察。
表1
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (6)
1.一种真空电镀用水性UV底漆，其特征在于，以重量份数计，包括以下成分：
水性 UV 乳液 70-90 份
去离子水 20-30 份
润湿剂 0.1-0.5 份
光引发剂 3-5 份；
所述水性UV乳液的制备方法包括以下步骤：
(1)将44.2gIPDI、0 .04g催化剂DBTDL、70mL THF加入到三孔圆底烧瓶中，然后将反应体系的温度升至70℃，在氮气保护下，将6g乙二醇以边搅拌边滴加的方式加入到反应体系中，通过FTIR监测反应的进行，待反应体系中的羟基吸收峰消失，再将0 .005g对苯二酚加入反应体系，然后边搅拌边滴加HEA，于70℃下搅拌反应至反应体系中的异氰酸根吸收峰在FTIR光谱上消失，反应结束，通过旋转蒸发除去溶剂，即得产物A；
(2)将20g NVP、3g产物A、0 .5gAIBN、0 .8g 2，4-二苯基-4-甲基-1-戊烯、140g二氧六环搅拌混合均匀，在氮气保护下，于75℃下搅拌反应24h，即得到含有网状立体型两亲性大分子乳化剂的乳化剂组合物；
(3)将含有网状立体型两亲性大分子乳化剂的乳化剂组合物与丙烯酸树脂、水置于70℃下高速搅拌混合均匀，即得到水性UV乳液，所述乳化剂组合物的添加量为丙烯酸树脂质量的4-8％，丙烯酸树脂的添加量是水质量的50-60％；
步骤(3)中所述的丙烯酸树脂为聚氨酯丙烯酸树脂。
2.根据权利要求1所述的一种真空电镀用水性UV底漆，其特征在于，所述的聚氨酯丙烯酸树脂包括日本合成UV树脂ME4744、三井化学树脂RA3091、无锡维都斯电子材料有限公司的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯WDS-2230、中国台湾长兴化学公司生产的6126、6170中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种真空电镀用水性UV底漆，其特征在于，步骤(3)中所述高速搅拌的转速为7000-8000rpm。
4.根据权利要求1所述的一种真空电镀用水性UV底漆，其特征在于，所述润湿剂包括BYK3760、BYK3455、degoWET270中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种真空电镀用水性UV底漆，其特征在于，所述光引发剂包括光引发剂1173、TPO、TPOL、2959中的至少一种。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种真空电镀用水性UV底漆，其特征在于，制备方法为：避光条件下，按照配方量，将各成分搅拌混合均匀，即得。
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