CN117925079A - 一种水性仿皮革裂纹效果uv涂料及制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水性仿皮革裂纹效果UV涂料及制备方法和应用，其制备原料包括按重量份计的下述组分：75‑80份的水性有机硅改性紫外固化聚氨酯丙烯酸树脂，2‑4份的光引发剂，0.2‑0.5份硅酸盐助剂，以及10‑15份的水；所述水性有机硅改性紫外固化聚氨酯丙烯酸树脂官能度为6～8官；所述硅酸盐助剂为加入无机聚磷酸肽的合成片状硅酸盐。本发明的UV涂料既可以得到表层的裂纹效果，又能保持漆膜的性能，还具备较强的滑爽感，且对环境友好。

Description

一种水性仿皮革裂纹效果UV涂料及制备方法和应用

技术领域

本发明属于涂料技术领域，尤其涉及一种水性仿皮革裂纹效果UV涂料及制备方法和应用。

背景技术

通常溶剂型裂纹漆产生裂纹的原理有三个原则：减少基料量，增加颜填料用量和提高溶剂的挥发性。以这些原则制成的裂纹漆有较大的收缩性和较低的柔韧性，结果由内应力产生较高的拉扯强度，形成均匀的裂纹。并在裂纹处显露底漆的颜色。由这种原理形成的裂纹漆，对配套使用的底色图层无特殊要求，仅需遵循溶剂型涂料的通用配套原则即可。

但是这种传统的溶剂型裂纹漆由于颜填料较多、树脂量少，与基材附着力、硬度测试、高温高湿测试、化妆品测试等性能都会变差，在裂纹漆的表面必须再涂一层清漆保护裂纹漆使其不脱落，才能达到性能测试要求。

除了以上的缺陷，现有的市场上的裂纹漆通常为溶剂型单组分自干类型的，VOC含量偏高，一般≥550g/L，且大多会使用较多快干型溶剂，其挥发性强，对人体毒害大，污染环境，易燃易爆，危险性大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种水性仿皮革裂纹效果UV涂料及制备方法和应用，既可以实现表层的裂纹效果，又能保持漆膜的性能，同时对环境友好。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种水性仿皮革裂纹效果UV涂料，其制备原料包括按重量份计的下述组分：75-80份的水性有机硅改性紫外固化聚氨酯丙烯酸树脂，2-4份的光引发剂，0.2-0.5份硅酸盐助剂，以及10-15份的水；

所述水性有机硅改性紫外固化聚氨酯丙烯酸树脂官能度为6～8官；

所述硅酸盐助剂为加入无机聚磷酸肽的合成片状硅酸盐。

作为进一步的改进，所述制备原料还包括0.2-0.5份的基材润湿剂，0.2-0.5份pH调节剂，0.2-0.5份消泡剂，2-5份助溶剂，及0.2-0.5份增稠剂。

作为进一步的改进，所述水性有机硅改性紫外固化聚氨酯丙烯酸树脂为瑞晟的RUW1085A，中山杰事达的UA-2385、UA-2390、UA-2394中的一种或任意组合。

作为进一步的改进，所述硅酸盐助剂为比克公司的LAPONITE RDS和/或LAPONITERD。

作为进一步的改进，所述硅酸盐助剂以预制浆的形式添加，所述预制浆是将硅酸盐助剂分散于水中配成质量浓度为8～12％而制成。

作为进一步的改进，所述光引发剂为184和BP的混合物。

作为进一步的改进，所述基材润湿剂为赢创化学的Tego Wet 270、Twin 4100和比克公司的BYK346中的一种或任意组合。

作为进一步的改进，所述pH调节剂为DMEA；和/或

所述助溶剂为PM和/或DPM。

本发明还提供一种所述水性仿皮革裂纹效果UV涂料的制备方法，包括下述的步骤：

在搅拌下，在水性有机硅改性紫外固化聚氨酯丙烯酸树脂中加入基材润湿剂、pH调节剂、消泡剂、预先溶解的光引发剂、预先溶解的硅酸盐助剂以及助溶剂，分散均匀，加入剩下的水，用增稠剂调节粘度，得到所述水性仿皮革裂纹效果UV涂料。

本发明还提供一种所述水性仿皮革裂纹效果UV涂料在制备电子产品外壳或保护套中的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明的水性仿皮革裂纹效果UV涂料突破传统思维，并不是通过降低基料，提高颜填料的方法来达到裂纹效果。而是通过水性高硬度UV面漆在固化时产生收缩，通过硅酸盐助剂的使用平衡其内应力，而产生均匀的龟裂，达到仿皮革裂纹的效果。且由于紫外光都是从表层向漆膜内部穿透，表层吸收大，而内部吸收较少，所以UV面漆固化时表层固化快，内应力较大，产生的均匀裂纹时从表层向内部延伸，甚至的在漆膜最内层由于固化较慢，内应力得到释放，并未开裂。在这种情况下，既可以得到表层的裂纹效果，又能保持漆膜的性能，不需要在裂纹漆的表面再涂一层清漆防止其脱落。

2、本发明水性仿皮革裂纹效果UV涂料，由于采用的都为高官能度UV树脂，交联密度大，耐磨性，硬度高。

3、本发明水性仿皮革裂纹效果UV涂料，采用水性高官能度有机硅改性聚氨酯分散体作为主体树脂，在外观裂纹效果和性能优异之外，还具备较强的滑爽感，应用在手机外壳，保护套，或者其他电子产品上，不仅视觉上显得高端大气，在触感上也有较好的体验。

4、本发明的水性仿皮革裂纹效果UV涂料中的有机溶剂含量≤5％，施工时VOC含量≤100g/L，对环境比较友好；涂料本身粘度不高，添加5％以内的水就可以稀释至合适的喷涂粘度范围，不会降低涂膜的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是实施例1制得的涂层皮革裂纹效果图；

图2是实施例1制得的涂层裂纹显微图片；

图3是对比例1制得的涂层效果图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

在一些具体实施方式中，本发明的水性仿皮革裂纹效果UV涂料，其制备原料包括按重量份计的下述组分：75-80份的水性有机硅改性紫外固化聚氨酯丙烯酸树脂，0.2-0.5份的基材润湿剂，0.2-0.5份pH调节剂，0.2-0.5份消泡剂，2-5份助溶剂，2-4份的光引发剂，0.2-0.5份硅酸盐助剂，0.2-0.5份增稠剂，10-15份的水。

在一些具体实施例中，本发明使用的水性有机硅改性紫外固化聚氨酯丙烯酸树脂为瑞晟的RUW1085A，中山杰事达的UA-2385，UA-2390，UA-2394中的一种或几种，此类高官水性有机硅改性聚氨酯树脂，其官能度在6～8官，固化后的漆膜硬度高，耐化性，耐磨性好，且具有较好的滑爽感。如果官能度偏低，交联密度低，则不会产生裂纹效果。

在一些具体实施例中，本发明使用的基材润湿剂为赢创化学的Tego Wet 270、Twin 4100和比克公司的BYK346中的一种或几种，其成份为聚醚改性聚硅氧烷表面活性剂，其作用是提供与基材或底漆之间的润湿性，消除由于润湿不良造成的缩孔，油点等问题。

在一些具体实施例中，本发明使用的pH调节剂为常用的DMEA(二甲基乙醇胺)，将涂料的pH值调至8-9之间，以便于施工，和助剂效果的发挥。

在一些具体实施例中，本发明使用的消泡剂为迪高公司的tego825，为常用的消泡剂，其主要作用是消除涂料体系中的起泡，易于施工。

在一些具体实施例中，本发明使用的助溶剂为PM(丙二醇甲醚)，DPM(二丙二醇甲醚)中的一种或两种互配，其作用是提高体系的相容性，以及施工时有较好的溶剂挥发梯度，平衡漆膜的触变和流平。

在一些具体实施例中，本发明使用的光引发剂为184和BP的1:1混合物。184(1-羟基环己基苯基甲酮)具有很高的光引发活性、优良的热稳定性及不产生黄变性，最大吸收波长333nm，主要用于引发丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯等体系的快速固化。BP(二苯甲酮)为夺氢型光引发剂，在水性体系中，由胺类氢供体的情况下，有很好的引发效率，能更好的促进漆膜的表层固化。184、BP主要都是为提供表面固化而选择，选择此类光引发剂的目的是为使表层固化快，在硅酸盐助剂的作用下得到均匀的裂纹效果，同时表层交联密度高，可提供较好的涂膜性能(硬度，耐磨，耐化性等)。两种光引发剂并用，在不同的紫外波段都有吸收，效果比单独使用184或单独使用BP更好。

在一些具体实施例中，本发明采用的硅酸盐助剂，为比克公司的LAPONITE RDS或LAPONITE RD，此助剂在本发明中起关键作用。此助剂是一种加入无机聚磷酸肽改性的合成片状硅酸盐，其水合物在水中溶胀形成澄清无色的胶体分散液，形成溶胶。在水中浓度为10％左右时，24小时内可保持自由流动，添加少量电解质后，形成高触变性凝胶。故其常用作改善施工的触变剂，且具有很好的防沉底效果。但在本发明中，其起到了意想不到的效果。在高官能度水性UV树脂光固化时，漆膜表层由于内应力较大产生收缩，会出现开裂，但有此硅酸盐存在的情况下，漆膜的内应力得到平衡，使整个漆膜的内应力变得均匀，从而出现漆膜表面的均匀裂痕，类似皮革表面的裂痕形状。此硅酸盐在使用时需预先分散于去离子水中，制成8～12％的预制浆。在体系中随着添加量增大，形成的漆膜裂纹变得越密，可根据需要得到的裂纹大小选择合适的添加量。

而作为对比，通常的硅酸盐，为粉末状，在水中无法形成溶胶，通常作为填料使用，并没有触变，防沉的作用，也不会产生本发明的平衡内应力作用和裂纹效果。

在一些具体实施例中，本发明采用的增稠剂为海明斯的299，或迪高公司的ViscoPlus3060缔合型增稠剂，作用是调整施工时的粘度和触变性，消除积边和流挂。

在一些具体实施方式中，本发明的水性仿皮革裂纹效果UV涂料，其制备方法包括：在搅拌下，在水性有机硅改性聚氨酯丙烯酸树脂中加入润湿剂、pH调节剂(pH调至8-9)，消泡剂、预先溶解的光引发剂、预先溶解的硅酸盐助剂(预先分散于水中，制成8～12％的预制浆)，以及助溶剂，分散20-30min，加入剩下的去离子水，用增稠剂将粘度调至60-70KU。

本发明可以制得具有类似皮革裂纹效果且具有较好的滑爽触感的UV涂层，还能保持较好的涂膜性能，如硬度，耐磨，耐化性，可应用在手机或平板电脑外壳，或手机保护套上，既美观，又有较好的触感，有类似皮革的外观和触感。亦可搭配不同颜色的底漆，做到色彩鲜艳的同时保持外观手感。本发明为全水性UV涂料，VOC含量≤100g/L，极大的降低了对环境的污染，也降低了施工时对工人带来的身体危害。

本发明为UV类型的清漆，如果需要实现色彩，可以通过两种方式，一是直接将素材做成需要的颜色，二是做一层普通的底漆调色。

以下通过具体实施例对本发明进行详细的说明。

实施例1

本实施例的水性仿皮革裂纹效果UV涂料，其制备原料及重量份见表1。

表1

实施例2

本实施例的水性仿皮革裂纹效果UV涂料，其制备原料及重量份见表2。

表2

实施例3

本实施例的水性仿皮革裂纹效果UV涂料，其制备原料及重量份见表3。

表3

实施例4

本实施例的水性仿皮革裂纹效果UV涂料，其制备原料及重量份见表4。

表4

实施例5

本实施例的水性仿皮革裂纹效果UV涂料，其制备原料及重量份见表5。

表5

对比例1

本对比例的水性仿皮革裂纹效果UV涂料，其制备原料及重量份见表6。相比实施例1，本对比例硅酸盐助剂用量为0。

表6

对比例2

本对比例的水性仿皮革裂纹效果UV涂料，其制备原料及重量份见表7。相比实施例1，本对比例硅酸盐助剂用量为8。

表7

对比例3

本对比例的水性仿皮革裂纹效果UV涂料，其制备原料及重量份见表8。相比实施例1，本对比例采用普通水性紫外固化聚氨酯丙烯酸树脂。

表8

制备原料	生产厂家	份数
			普通水性紫外固化聚氨酯丙烯酸树脂	湛新DRW-485S	80.00
基材润湿剂	BYK346	0.5
			光引发剂(184：BP＝1:1混合物)	184/BP	3
pH调节剂	DMEA	0.2
			消泡剂	Tego 825	0.4
助溶剂	PM	3
			硅酸盐(10％预制浆)	BYK RDS	5
去离子水		7.6
			增稠剂	Tego 3060	0.3
合计		100

对比例4

本对比例的水性仿皮革裂纹效果UV涂料，其制备原料及重量份见表9。相比实施例1，本对比例采用普通低官水性紫外固化聚氨酯丙烯酸树脂。

表9

制备原料	生产厂家	份数
			普通低官水性紫外固化聚氨酯丙烯酸树脂	欧宝迪Lux260	80.00
基材润湿剂	BYK346	0.5
			光引发剂(184：BP＝1:1混合物)	184/BP	3
pH调节剂	DMEA	0.2
			消泡剂	Tego 825	0.4
助溶剂	PM	3
			硅酸盐(10％预制浆)	BYK RDS	5
去离子水		7.6
			增稠剂	Tego 3060	0.3
合计		100

实施例1～5和对比例1～4的制备方法：

1、将184与BP光引发剂混合，用60-80℃水浴加热或烘箱加热熔解，溶解后为澄清淡黄色透明液体，冷却至40℃以下备用，特别注意：此光引发剂混合物在10℃以下会析出，需恒温保存；

2、预先将硅酸盐(BYK公司的RDS或RD)分散溶解于水中，制成10％的预制浆，备用；

3、涂料制作：先加入水性有机硅改性聚氨酯丙烯酸树脂，在600-800r/min转速下，以此加入润湿剂，pH调节剂(pH调至8-9)，消泡剂，预先溶解的光引发剂，预先溶解的硅酸盐，以及助溶剂，分散20-30min，检查系度≤15μm；

4、加入剩下的去离子水，用增稠剂将粘度调至60-70KU，制得涂料。

施工方法：

将上述实施例1～5和对比例1～4制得的水性UV涂料按照涂料：去离子水＝100:0-10的比例搅拌混合，用水将粘度调至12-18s(蔡恩3#粘度杯，25℃)，喷涂于PC塑胶基材或普通的自干型底漆涂层上，干燥条件如下：

喷涂膜厚：15-20μm

烘烤：60±5℃*8-12min

UV能量：800～1200mj/cm²

UV光强：90-120mw/cm²

制得水性UV涂层。

性能测试

将上述制得的水性UV涂层进行如下的测试，实施例的测试结果如表10，对比例的测试结果如表11。实施例1制得的涂层皮革裂纹效果如图1-2，对比例1的涂层效果如图3。实施例1-5制得的涂层在一般通用的PC，ABS，PC+ABS基材上附着力≥4B。

表10

表11

从上表可以看出，实施例1-5都能得到类似皮革裂纹且有滑爽感的水性UV涂层，实施例1-4裂纹效果较小，接近皮革裂纹，实施例5由于硅酸盐添加量较小，得到的裂纹效果较大。

对比例1与实施例1比较，对比例1中缺少硅酸盐(RDS/RD)，不能得到均匀的裂纹效果，由于树脂官能度高(6～8官)，漆膜较硬，出现几条不均匀的大的裂痕。

对比例2与实施例1比较，对比例2中的硅酸盐(RDS/RD)添加量过大，超出上限，得到的漆膜，裂纹效果过于细小，无美观效果，且由于裂纹太过密集，造成手感滑爽感丧失。且由于硅酸盐(RDS/RD)添加过量，油漆在放置之后粘度会变得很高，需要补加非常多的水，不利于喷涂施工，且由于水多，施工固含太低，湿膜不正常。

对比例3与实施例1比较，对比例3中使用的普通非有机硅改性聚氨酯丙烯酸树脂，官能度较高(6官)，虽也能得到均匀的裂纹效果，但没有滑爽感，手感干涩。

对比例4与实施例1比较，对比例4中使用的普通非有机硅改性聚氨酯丙烯酸树脂，官能度较低(3-4官)，交联密度低，在UV固化时，不会产生开裂现象，也不能得到类似皮革的裂纹效果。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种水性仿皮革裂纹效果UV涂料，其特征在于，其制备原料包括按重量份计的下述组分：75-80份的水性有机硅改性紫外固化聚氨酯丙烯酸树脂，2-4份的光引发剂，0.2-0.5份硅酸盐助剂，以及10-15份的水；

所述水性有机硅改性紫外固化聚氨酯丙烯酸树脂官能度为6～8官；

所述硅酸盐助剂为加入无机聚磷酸肽的合成片状硅酸盐。

2.根据权利要求1所述的水性仿皮革裂纹效果UV涂料，其特征在于，所述制备原料还包括0.2-0.5份的基材润湿剂，0.2-0.5份pH调节剂，0.2-0.5份消泡剂，2-5份助溶剂，及0.2-0.5份增稠剂。

3.根据权利要求1或2所述的水性仿皮革裂纹效果UV涂料，其特征在于，所述水性有机硅改性紫外固化聚氨酯丙烯酸树脂为瑞晟的RUW1085A，中山杰事达的UA-2385、UA-2390、UA-2394中的一种或任意组合。

4.根据权利要求1或2所述的水性仿皮革裂纹效果UV涂料，其特征在于，所述硅酸盐助剂为比克公司的LAPONITE RDS和/或LAPONITE RD。

5.根据权利要求4所述的水性仿皮革裂纹效果UV涂料，其特征在于，所述硅酸盐助剂以预制浆的形式添加，所述预制浆是将硅酸盐助剂分散于水中配成质量浓度为8～12％而制成。

6.根据权利要求1或2所述的水性仿皮革裂纹效果UV涂料，其特征在于，所述光引发剂为184和BP的混合物。

7.根据权利要求2所述的水性仿皮革裂纹效果UV涂料，其特征在于，所述基材润湿剂为赢创化学的Tego Wet 270、Twin 4100和比克公司的BYK346中的一种或任意组合。

8.根据权利要求2所述的水性仿皮革裂纹效果UV涂料，其特征在于，所述pH调节剂为DMEA；和/或

所述助溶剂为PM和/或DPM。

9.一种权利要求1～8任一项所述水性仿皮革裂纹效果UV涂料的制备方法，其特征在于，包括下述的步骤：

在搅拌下，在水性有机硅改性紫外固化聚氨酯丙烯酸树脂中加入基材润湿剂、pH调节剂、消泡剂、预先溶解的光引发剂、预先溶解的硅酸盐助剂以及助溶剂，分散均匀，加入剩下的水，用增稠剂调节粘度，得到所述水性仿皮革裂纹效果UV涂料。

10.一种权利要求1～8任一项所述水性仿皮革裂纹效果UV涂料在制备电子产品外壳或保护套中的应用。