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CN102220084A - 一种光固化涂料及其固化方法 - Google Patents

一种光固化涂料及其固化方法 Download PDF

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CN102220084A
CN102220084A CN2010101552913A CN201010155291A CN102220084A CN 102220084 A CN102220084 A CN 102220084A CN 2010101552913 A CN2010101552913 A CN 2010101552913A CN 201010155291 A CN201010155291 A CN 201010155291A CN 102220084 A CN102220084 A CN 102220084A
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CN
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coating
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CN2010101552913A
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刘萌
王瑞
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BYD Co Ltd
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BYD Co Ltd
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Abstract

本发明提供了一种光固化涂料及其固化方法。该光固化涂料包括主体树脂、主光引发剂、活性单体、着色剂和有机溶剂，所述主体树脂含有聚氨酯丙烯酸酯树脂和/或聚酯丙烯酸酯，所述主光引发剂的活化波长为380-430nm；所述着色剂为醋酸丁酸纤维素色片。该光固化涂料能实现彩色涂料的单层化，可简化工艺步骤，提高生产效率。并且涂层各方面性能优异，尤其是表观性能好，色彩均匀不发花。

Description

一种光固化涂料及其固化方法
技术领域
本发明涉及一种光固化涂料及其固化方法，尤其是一种含颜料的光固化涂料及其固化方法。
背景技术
目前手机、数码相机、笔记本电脑等电子产品外壳，在加工成型后，需要在其表面涂装涂料，进行装饰及保护。通常要求涂装的涂层固化后具有良好的表面性能，尤其是光泽度。
传统的装饰性涂料均为两层，即底漆和面漆。底漆提供良好的附着力及调色效果，面漆提供优异的表面性能，如光泽度。在将上述涂料涂装到产品外壳上时，通常采用的涂装方法是涂装底漆着色，再涂装不同亮哑度的面漆进行保护。这样需要两个或多个制程，存在着效率低，能耗高等缺点，因此，开发一种高性能的单涂层涂料，在具有了装饰着色的同时保持良好的性能，取代多涂层装饰，是最有效提高生产效率，降低成本的途径。
为了满足单涂层的要求，现有技术中通常采用的是单层聚氨酯色漆，通过在聚氨酯涂料中添加颜料，从而得到物理性能良好的单层色漆。但是，在聚氨酯涂料中，为了使颜料能在涂料中均匀分散，从而保证涂层不出现发花的问题，聚氨酯涂料的羟值不能高；此时，较低的羟值又会影响聚氨酯涂料的固化速度。例如，现有的工件喷涂聚氨酯涂料，下件后需放置几天或80℃强制烘烤4小时方能达到涂层性能要求，产线运转效率低。
发明内容
为了解决现有技术中装饰涂层生产效率低，固化速度慢的问题，本发明提供了一种光固化涂料，通过该光固化涂料在基材表面形成单层涂层后固化速度快，并且色彩品质高。
本发明公开的光固化涂料包括主体树脂、主光引发剂、活性单体、着色剂和有机溶剂，所述主体树脂含有聚氨酯丙烯酸酯树脂和/或聚酯丙烯酸酯，所述主光引发剂的活化波长为380-430nm；所述着色剂为醋酸丁酸纤维素色片。
同时，本发明还公开了上述光固化涂料的固化方法，包括将光固化涂料涂覆在基材上，进行固化；所述固化条件为：波长280-450nm，固化能量800-1200mj/cm2，固化时间为20-30s；其中，所述光固化涂料为上述光固化涂料。
采用本发明公开的光固化涂料喷涂于基材表面，经固化后即可形成性能优异的单层有色涂层，简化了工艺，提高了生产效率。
本发明的发明人在大量实验中发现，采用光固化涂料制备有色涂层时，由于颜料的遮挡和吸收作用，涂料固化难，并且固化速度慢。尤其是涂层深处，很难得到有效固化。另外，涂料中的颜料也很难分散，一定程度上影响了涂层的物理性能。发明人采用本发明公开的涂料，通过光引发体系和着色剂的共同作用，使涂层能有效固化，并且着色剂能在涂料中均匀分散，大大提高了物理性能。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明公开的光固化涂料包括主体树脂、主光引发剂、活性单体、着色剂和有机溶剂，所述主体树脂含有聚氨酯丙烯酸酯树脂和/或聚酯丙烯酸酯，所述主光引发剂的活化波长为380-430nm；所述着色剂为醋酸丁酸纤维素色片(CAB色片)。
根据本发明，所述醋酸丁酸纤维素色片的平均粒径为50-100nm，优选为60-90nm。上述醋酸丁酸纤维素色片均可通过商购得到，如太阳化学公司生产的CAB色片。
发明人发现当所述醋酸丁酸纤维素色片的平均粒径在上述范围内时，通过主光引发剂与醋酸丁酸纤维素色片的共同作用，涂料能得到更有效的固化，尤其是涂层深处固化效果好。从而提高涂层的物理性能。
对于本发明公开的主光引发剂，可以采用各种活化波长为380-430nm的光引发剂，尤其是活化波长为390-400nm的光引发剂。优选情况下，所述主光引发剂可以为氧化磷类光引发剂，例如，可以采用戊基氧化磷、苯基氧化磷、二苯基氧化磷中的一种或多种。其中，所述戊基氧化磷可以为双(2，6-二甲氧基苯甲酰基)-(2，4，4-三甲基-戊-1-基)氧化磷、双(2，4，6-三甲氧基苯甲酰基)-(2，4-二戊氧基苯基)氧化磷；所述苯基氧化磷可以为2，4，6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化磷、双(2，4，6-三甲基苯甲酰)苯基氧化磷；所述二苯基氧化磷可以为(2，4，6-三甲基苯甲酰基二苯基)氧化磷。上述主光引发剂均可通过商购得到，如Ciba公司生产的IRGACURE 2100，IRGACURE 819，IRGACURE 2022。
在本发明公开的光固化涂料中，各种组分的含量可以在较大范围内变动，优选情况下，以所述主体树脂含量为基准，所述活性单体含量为150-200wt％，所述主光引发剂含量为25-50wt％，所述着色剂含量为2-8wt％，所述有机溶剂含量为150-250wt％；进一步优选为活性单体含量为160-200wt％，所述主光引发剂含量为30-45wt％，所述着色剂含量为2-6wt％，所述有机溶剂含量为200-220wt％。
通常，在现有的光固化涂料中，添加少量的颜料后，涂料也能实现固化，但是由于颜料含量的限制，涂层的色彩效果并不好。可以看出，本发明公开的涂料中，着色剂含量较大，此时，该光固化涂料仍能有效的固化。并且通过添加含量教导的着色剂能使涂层的颜色更鲜艳，可以大大提高涂层的色彩视觉效果。
根据本发明公开的光固化涂料，所述主体树脂含有聚氨酯丙烯酸酯树脂和/或聚酯丙烯酸酯。优选情况下，所述主体树脂为聚氨酯丙烯酸酯树脂和聚酯丙烯酸酯
其中，所述聚氨酯丙烯酸酯树脂可以选自脂肪族聚氨酯丙烯酸酯树脂、脂环族聚氨酯丙烯酸酯树脂和芳香族聚氨酯丙烯酸酯树脂中的一种或多种，优选脂肪族聚氨酯丙烯酸酯树脂。其60℃下粘度为500-4500cps，官能度为4-6。优选为60℃下粘度为500-2200cps，官能度为5-6。所述聚氨酯丙烯酸酯可以是一种黄变型预聚物，如用甲苯二异氰酸酯等芳香系二异氰酸酯合成的聚氨酯丙烯酸酯，优选情况下，所述聚氨酯丙烯酸酯为一种含有5-6官能度的非黄变型预聚物，它可以商购得到，如巴斯夫(Basfu)、盖斯塔夫(Galstaff)、日本合成化学株式会社的产品型号中的含有5-6官能度的聚氨酯丙烯酸酯。也可以采用已知的方法制备得到。例如，用无变黄性能的二异氰酸酯，如异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六次甲基二异氰酸酯(HDI)或二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)合成的聚氨酯丙烯酸酯与聚酯二醇反应，再与丙烯酸羟乙酯或丙烯酸羟丙酯反应即得聚氨酯丙烯酸酯。反应的条件优选使得到的聚氨酯丙烯酸酯树脂的粘度为500-2200cps(60℃)以下，玻璃化温度在50-100℃之间。该反应的条件为本领域技术人员所公知。可根据多元醇的羟基数目及采用氨酯接枝的方法，使合成的聚氨酯丙烯酸酯分子的末端含有不同数目的碳碳双键。双键的数目可以从2-6，最常见的是4-6。根据所含碳碳双键的数目可以将聚氨酯丙烯酸酯分成两类，一般将分子末端含有2-3个双键的聚氨酯丙烯酸酯称为低官能度聚氨酯丙烯酸酯，分子末端含有4-6个双键的聚氨酯丙烯酸酯称为高官能度聚氨酯丙烯酸酯。
同样，所述聚酯丙烯酸酯可以采用本领域常用的聚酯丙烯酸酯，在60℃下粘度为1300-4500，官能度为2-4。优选为60℃下粘度为1500-4000cps，官能度为2-3。满足上述条件的聚酯丙烯酸酯可以通过商购得到，例如沙多玛，巴斯夫，拜尔的产品型号中含有2-4官能团的聚酯丙烯酸树脂。
作为一种优选的实施方式，所述主体树脂为聚氨酯丙烯酸酯树脂和聚酯丙烯酸酯，其中，聚氨酯丙烯酸酯树脂与聚酯丙烯酸酯的含量比为1.5-1∶1，更优选为1.2-1∶1。在本发明公开的光固化涂料中，通过将聚氨酯丙烯酸酯树脂和聚酯丙烯酸酯共同使用，能大大提高涂层的稳定性和物理性能。
另外，本发明中，所述活性单体为紫外光固化涂料常用的组分，为本领域技术人员所公知。例如，单官能度丙烯酸酯单体可以选自丙烯酸羟乙酯(HEA)、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸丙酯、四氢呋喃丙烯酸酯、四氢呋喃甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸己内酯、乙氧化羟乙基甲基丙烯酸酯中的一种或几种。双官能度丙烯酸酯单体可以选自二缩三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)、1，6己二醇二丙烯酸酯(HDDA)、1，6己二醇二甲基二丙烯酸酯(HDDMA)、二丙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、(2)乙氧化双酚A二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯中的一种或几种。三官能度稀酸酯单体可以选自三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、三羟甲基丙烷三甲基三丙烯酸酯、(6)乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、(6)丙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、(5，5)高活性丙氧化甘油三丙烯酸酯中的一种或几种。四官能度丙烯酸酯单体可以选自二-三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、(4)乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯中的一种或几种，五官能度稀酸酯单体可以选自五丙烯酸酯和/或季戊四醇五丙烯酸酯，六官能度稀酸酯单体可以选自二季戊四醇六丙烯酸酯。优选情况下，按照本发明提供的光固化涂料，所述活性单体优选为己二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯中的一种或多种。本发明公开的光固化涂料中采用的活性单体可通过商购得到，如沙多玛公司生产的SR238、SR306、SR351、SR444等。
上述光固化涂料中采用的有机溶剂为现有技术中常用的各种有机溶剂，例如，该有机溶剂可以选自甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸异丁酯、乙酸丙酯、乙醇、正丁醇、环己酮、二甲苯、甲基异丁基甲酮、丙酮、甲乙酮、乙二醇丁醚和丙二醇丁醚中的一种或几种。优选情况下，可采用混合溶剂，如各组分重量比为丙酮∶异丙醇∶乙二醇叔丁醚＝6∶3∶1的混合溶剂。
另外，所述光固化涂料中还含有辅助光引发剂，所述辅助光引发剂的活化波长为300-369nm，优选为330-365nm。所述辅助光引发剂选自阿尔法羟基酮类光引发剂或二苯甲酮-叔胺类光引发剂中的一种或多种；以所述主体树脂含量为基准，所述辅助光引发剂含量为10-20wt％，优选为15-20wt％。
具体的，上述阿尔法羟基酮类光引发剂可以为2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羟基环己基苯甲酮、2-苯甲基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啡基苯基)-丁酮、2-甲基-1〔4-(甲硫基)苯基〕-2-吗啡-1-丙酮。上述二苯甲酮-叔胺类光引发剂可以为二苯甲酮、4，4’-二苯氧基二苯甲酮。
本发明的发明人通过大量实验发现，当本发明公开的光固化涂料中还含有上述辅助光引发剂时，通过辅助光引发剂和主光引发剂组成的引发体系的共同作用，在上述光固化涂料中能更好的实现固化，并且对提高涂层的物理性能、稳定性以及色彩的均匀性十分有利。
为了提高本发明公开的光固化涂料的综合性能，优选情况下，所述光固化涂料中还含有流平剂、分散剂、消泡剂、防沉剂中的一种或多种；并且，以所述主体树脂含量为基准，所述流平剂含量为0-2wt％，优选为0.5-1.5wt％，所述分散剂含量为0-10wt％，优选为4-8wt％，所述消泡剂含量为0-1.6wt％，优选为0.6-1.4wt％，所述防沉剂含量为0-2wt％，优选为0.8-1.6wt％。
根据本发明，上述流平剂可以为本领域技术人员公知的各种能够改善涂料固化后涂膜层的流平性能，增加涂膜层的平滑度和手感的物质，例如，可以选自EFKA3883、EFKA3886、EFKA3600、BYK366、BYK333、BYK307、DEGO410、DEGO435、DEGO432、TEGO Flow300中一种或几种。其中EFKA系列是荷兰爱夫卡公司产品，BYK系列是BYK公司产品，DEGO系列是德国迪高公司产品，TEGO是德国TEGO公司的产品。
根据本发明提供的光固化涂料，所述消泡剂的种类为本领域的技术人员所公知的，例如，所述消泡剂可以选用商购的荷兰爱夫卡公司的EFKA2022、EFKA2527和EFKA2040，BYK公司的BYK352、BYK354和BYK357。
本发明公开的光固化涂料中所述分散剂指任何能改善所述主体树脂在溶剂中分散状态的物质，如Kerper-602，Kerper-605，Kerper-630，CFC-500HP，CFC-510，CFC-637，CFC-604S中的一种或几种。其中Kerper系列为美国Kerper公司产品，CFC系列为法国CFC公司产品。
所述防沉剂在涂料组合物中的作用是形成强大的网络结构，使体系具有优异的触变性能，能有效防止涂料中的组分沉降和结硬块。所述防沉剂可以选用现有技术中的各种防沉剂，例如可以为有机改性的硼润土、聚酰胺防沉蜡浆、气相二氧化硅中的一种或多种，台湾德谦的201P、229，美国TAVY的DS6500/6800-20X、DS5000-10X，日本楠本化成的6900-20X、4200-10或者德固萨公司和ROCKWOOD公司生产的防沉剂等，以上牌号为本领域技术人员所公知。
以上流平剂、分散剂、消泡剂、防沉剂的含量相互之间没有关系，只需使各自含量在各自范围内即可。
上述光固化涂料可通过现有技术中的方法进行制备，如将光固化涂料的各种组分进行混合。所述主体树脂、活性单体、有机溶剂和主光引发剂、着色剂的混合可以同时进行也可以分步进行，优选情况下，将着色剂与部分活性单体、部分有机溶剂混合，得到一种着色剂的溶液，将主体树脂与部分活性单体、部分有机溶剂混合均匀，得到一种含有主体树脂的浆液，再将含有着色剂的溶液和含有主体树脂的浆液混合均匀，最后加入主光引发剂和剩余的有机溶剂混合均匀。当含有辅助光引发剂时，辅助光引发剂与主光引发剂一同加入。
如果所述涂料中还含有流平剂、分散剂、消泡剂、防沉剂中的一种或多种，本发明提供的方法还包括在加入剩余的有机溶剂前，在含有主光引发剂，含或不含辅助光引发剂、主体树脂、活性单体、有机溶剂、着色剂的浆液中，加入所述流平剂、分散剂、消泡剂、防沉剂，并混合均匀的步骤。所述流平剂、分散剂、消泡剂、防沉剂可以同时加入也可以分步加入，加入的顺序对涂料的性能没有显著的影响。
作为对本发明公开的光固化涂料的应用，本发明还公开上述光固化涂料的固化方法，包括将光固化涂料涂覆在基材上，进行固化；所述固化条件为：波长280-450nm，固化能量800-1200mj/cm2，固化时间为20-30s；其中，所述光固化涂料为上述的光固化涂料。优选情况下，所述固化条件为：波长300-430nm，固化能量1000-1200mj/cm2，固化时间为25-30s。
优选情况下，进行固化时，光源发出的光具有多种波长，能覆盖280-450nm波长范围。
根据本发明，将光固化涂料涂覆在基材上时，形成的涂层厚度为10-30um。优选为15-25um。
通常，对于含有颜料的涂层而言，其厚度越薄，固化越容易，厚度越厚，固化越难，深层难固化的问题越明显。发明人发现，采用本发明公开的光固化涂料，即使涂层厚度比较大，也能对深层进行有效固化。
上述方法中，在基材表面涂覆该光固化涂料的方法可以为本领域中常用的刮涂、喷涂、辊涂或刷涂，本领域技术人员公知该方法，再次不再赘述。
所述固化可以采用现有的各种光固化设备进行，如为可发出包含可见光或/和紫外光波长光波的光源，比如中压汞灯，低压汞灯、高压汞灯、无极灯、氙灯、金属卤化物灯等。本发明中，所述固化可在FUSION公司生产的F300紫外固化灯系统中进行。
本发明公开的光固化涂料可应用于各种基材表面，如塑料、金属等。
下面通过实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
本实施例用于说明本发明公开的光固化涂料及其固化方法。
将2.4重量份醋酸丁酸纤维素色片(CAB色片，太阳化学公司生产，平均粒径为95nm)与50重量份乙酸丁酯、55重量份活性单体(三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，沙多玛公司生产的SR351)混合，搅拌，得到含有着色剂的溶液。
将100重量份聚氨酯丙烯酸酯树脂(脂肪族聚氨酯丙烯酸酯，长兴化学公司生产的6145-100树脂，60℃下粘度为4000cps，官能度为6)、100重量份活性单体(三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，沙多玛公司生产的SR351)与70重量份乙酸丁酯混合均匀，得到含有主体树脂的溶液。
将以上两种溶液混合，并加入27重量份主光引发剂(双(2，6-二甲氧基苯甲酰基)-(2，4，4-三甲基-戊-1-基)氧化磷，Ciba公司生产的IRGACURE 819，活化波长为380-420nm)、40重量份乙酸丁酯，搅拌均匀，得到光固化涂料S10。
在塑料基材上喷涂光固化涂料S10，形成28um厚的涂层。
将表面附有涂层的基材置于FUSION公司生产的F300紫外固化灯系统中进行固化，固化条件为波长290-430nm，固化能量900mj/cm2，固化时间为30s。
得到样品S1。
实施例2
本实施例用于说明本发明公开的光固化涂料及其固化方法。
将7重量份醋酸丁酸纤维素色片(CAB色片，太阳化学公司生产，平均粒径为55nm)与80重量份乙二醇丁醚、80重量份活性单体(季戊四醇三丙烯酸酯，沙多玛公司生产的SR444)混合，搅拌，得到含有着色剂的溶液。
将100重量份聚酯丙烯酸酯树脂(巴斯夫公司生产，60℃下粘度为4000cps，官能度为3.6)、110重量份活性单体(季戊四醇三丙烯酸酯，沙多玛公司生产的SR444)与100重量份乙二醇丁醚混合均匀，得到含有主体树脂的溶液。
将以上两种溶液混合，并加入48重量份主光引发剂(双(2，4，6-三甲基苯甲酰)苯基氧化磷，Ciba公司生产的DAROCUR 4265，活化波长为390-410nm)、1.2重量份防沉剂(日本楠本化成公司生产的6900-20X)、6重量份分散剂(Kerper公司生产的Kerper-602)、60重量份乙二醇丁醚，搅拌均匀，得到光固化涂料S20。
在塑料基材上喷涂光固化涂料S20，形成12um厚的涂层。
将表面附有涂层的基材置于FUSION公司生产的F300紫外固化灯系统中进行固化，固化条件为波长300-440nm，固化能量1000mj/cm2，固化时间为22s。
得到样品S2。
实施例3
本实施例用于说明本发明公开的光固化涂料及其固化方法。
将5重量份醋酸丁酸纤维素色片(CAB色片，太阳化学公司生产，平均粒径为80nm)与50重量份有机溶剂(丙酮∶异丙醇∶乙二醇叔丁醚＝6∶3∶1)、70重量份活性单体(1，6己二醇二丙烯酸酯，沙多玛公司生产的SR238)混合，搅拌，得到含有着色剂的溶液。
将55重量份聚氨酯丙烯酸酯树脂(长兴化学公司生产的6141H-80树脂，60℃下粘度为1000cps，官能度为5)、45重量份聚酯丙烯酸酯树脂(巴斯夫公司生产，60℃下粘度为3000cps，官能度为3)、90重量份活性单体(1，6己二醇二丙烯酸酯，沙多玛公司生产的SR238)与90重量份有机溶剂(丙酮∶异丙醇∶乙二醇叔丁醚＝6∶3∶1)混合均匀，得到含有主体树脂的溶液。
将以上两种溶液混合，并加入32重量份主光引发剂((2，4，6-三甲基苯甲酰基二苯基)氧化磷，Ciba公司生产的DARUCUR 4265，活化波长为390-410nm)、12重量份辅助光引发剂(1-羟基环己基苯甲酮，Ciba公司生产的DAROCUR BP，活化波长为300-360nm)、40重量份有机溶剂(丙酮∶异丙醇∶乙二醇叔丁醚＝6∶3∶1)，搅拌均匀，得到光固化涂料S30。
在不锈钢基材上喷涂光固化涂料S30，形成18um厚的涂层。
将表面附有涂层的基材置于FUSION公司生产的F300紫外固化灯系统中进行固化，固化条件为波长290-430nm，固化能量1000mj/cm2，固化时间为25s。
得到样品S3。
实施例4
本实施例用于说明本发明公开的光固化涂料及其固化方法。
将3.2重量份醋酸丁酸纤维素色片(CAB色片，太阳化学公司生产，平均粒径为70nm)与70重量份有机溶剂(乙酸丁酯与甲苯重量比为1∶1)、80重量份活性单体(二季戊四醇六丙烯酸酯，沙多玛公司生产的SR399)混合，搅拌，得到含有着色剂的溶液。
将50重量份聚氨酯丙烯酸酯树脂(长兴化学公司生产的6154Q-80树脂，60℃下粘度为2000cps，官能度为5.8)、50重量份聚酯丙烯酸酯树脂(巴斯夫公司生产，60℃下粘度为2000cps，官能度为2)、90重量份活性单体(二季戊四醇六丙烯酸酯，沙多玛公司生产的SR399)与90重量份有机溶剂(乙酸丁酯与甲苯重量比为1∶1)混合均匀，得到含有主体树脂的溶液。
将以上两种溶液混合，并加入36重量份主光引发剂(双(2，4，6-三甲氧基苯甲酰基)-(2，4-二戊氧基苯基)氧化磷，Ciba公司生产的IRGACURE 819，活化波长为380-420nm)、20重量份辅助光引发剂(2-苯甲基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啡基苯基)-丁酮，Ciba公司生产的IRGACURE 369，活化波长为320-360nm)、1.5重量份防沉剂(台湾德谦公司生产的201P)、4重量份分散剂(美国Kerper公司生产的Kerper-602)、60重量份有机溶剂(乙酸丁酯与甲苯重量比为1∶1)，搅拌均匀，得到光固化涂料S40。
在不锈钢基材上喷涂光固化涂料S40，形成20um厚的涂层。
将表面附有涂层的基材置于FUSION公司生产的F300紫外固化灯系统中进行固化，固化条件为波长300-430nm，固化能量1100mj/cm2，固化时间为28s。
得到样品S4。
实施例5
本实施例用于说明本发明公开的光固化涂料及其固化方法。
将4重量份醋酸丁酸纤维素色片(CAB色片，太阳化学公司生产，平均粒径为75nm)与60重量份有机溶剂(乙酸丁酯与甲苯重量比为1∶1)、80重量份活性单体(季戊四醇三丙烯酸酯，沙多玛公司生产的SR444)混合，搅拌，得到含有着色剂的溶液。
将100重量份聚氨酯丙烯酸酯树脂(长兴化学公司生产的6158B-80，60℃下粘度为2100cps，官能度为5.2)、100重量份活性单体(季戊四醇三丙烯酸酯，沙多玛公司生产的SR444)与90重量份有机溶剂(乙酸丁酯与甲苯重量比为1∶1)混合均匀，得到含有主体树脂的溶液。
将以上两种溶液混合，并加入42重量份主光引发剂(2，4，6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化磷，Ciba公司生产的DAROCUR 4265，活化波长为390-410nm)、16重量份辅助光引发剂(2-苯甲基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啡基苯基)-丁酮，Ciba公司生产的IRGACURE 369，活化波长为330-365nm)、1.2重量份防沉剂(台湾德谦公司生产的229)、5重量份分散剂(美国Kerper公司生产的Kerper-630)、1.4重量份消泡剂(荷兰爱夫卡公司生产的EFKA2022)、1.0重量份流平剂(荷兰爱夫卡公司生产的EFKA3883)、60重量份有机溶剂(乙酸丁酯与甲苯重量比为1∶1)，搅拌均匀，得到光固化涂料S50。
在塑料基材上喷涂光固化涂料S50，形成24um厚的涂层。
将表面附有涂层的基材置于FUSION公司生产的F300紫外固化灯系统中进行固化，固化条件为波长310-430nm，固化能量1200mj/cm2，固化时间为30s。
得到样品S5。
实施例6
本实施例用于说明本发明公开的光固化涂料及其固化方法。
将6重量份醋酸丁酸纤维素色片(CAB色片，太阳化学公司生产，平均粒径为75nm)与60重量份有机溶剂(丙酮∶异丙醇∶乙二醇叔丁醚＝6∶3∶1)、90重量份活性单体(三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，沙多玛公司生产的SR351)混合，搅拌，得到含有着色剂的溶液。
将50重量份聚氨酯丙烯酸酯树脂(脂肪族聚氨酯丙烯酸酯，长兴化学公司生产的611B-85树脂，60℃下粘度为1800cps，官能度为5.6)、50重量份聚酯丙烯酸酯树脂(沙多玛公司生产的CN2254，60℃下粘度为2000cps，官能度为2)、90重量份活性单体(三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，沙多玛公司生产的SR351)与90重量份有机溶剂(丙酮∶异丙醇∶乙二醇叔丁醚＝6∶3∶1)混合均匀，得到含有主体树脂的溶液。
将以上两种溶液混合，并加入45重量份主光引发剂(双(2，4，6-三甲基苯甲酰)苯基氧化磷，Ciba公司生产的DAROCUR 4265，活化波长为380-420nm)、18重量份辅助光引发剂(2-甲基-1〔4-(甲硫基)苯基〕-2-吗啡-1-丙酮，Ciba公司生产的IRGACURE 907，活化波长为340-365nm)、1.2重量份防沉剂(日本楠本化成公司生产的6900-20X)、6重量份分散剂(美国Kerper公司生产的Kerper-605)、1.2重量份消泡剂(荷兰爱夫卡公司生产的EFKA2040)、1.0重量份流平剂(德国迪高公司生产的DEGO410)、60重量份有机溶剂(丙酮∶异丙醇∶乙二醇叔丁醚＝6∶3∶1)，搅拌均匀，得到光固化涂料S60。
在不锈钢基材上喷涂光固化涂料S60，形成20um厚的涂层。
将表面附有涂层的基材置于FUSION公司生产的F300紫外固化灯系统中进行固化，固化条件为波长320-430nm，固化能量1200mj/cm2，固化时间为30s。
得到样品S6。
对比例1
本对比例用于对比说明本发明公开的光固化涂料及其固化方法。
光固化涂料及片材的制备方法与实施例2相同，不同的是：采用光引发剂(2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮，Ciba公司生产的DAROCUR BP，活化波长为300-360nm)替换实施例2中的主光引发剂，采用7重量份颜料(德固萨FW200)替换醋酸丁酸纤维素色片。
得到样品D1。
对比例2
本对比例用于对比说明本发明公开的光固化涂料及其固化方法。
光固化涂料及片材的制备方法与实施例2相同，不同的是：采用7重量份颜料(德固萨FW200)替换醋酸丁酸纤维素色片。
得到样品D2。
对比例3
本对比例用于对比说明本发明公开的光固化涂料及其固化方法。
光固化涂料及片材的制备方法与实施例6相同，不同的是：采用6重量份颜料(巴斯夫L3885)替换醋酸丁酸纤维素色片。
得到样品D3。
性能测试
对上述制备得到的片材S1-S6、D1-D3进行如下性能测试：
1、附着力测试
用划格器在喷涂表面划100个1毫米×1毫米的正方形格，用美国3M公司生产的型号为600的透明胶带平整粘结在方格上，不留一丝空隙，然后以最快速度垂直揭起，观察划痕边缘处有无脱漆。如脱漆量在0～5％之间为5B，在5～10％之间为4B，在10～20％之间为3B，在20～30％之间为2B，在30～50％之间为B，在50％以上为0B。
2、硬度测试
参照国标GB/T 6739-1996《涂膜硬度铅笔测定法》；
用1H三菱铅笔，将铅笔削至露出圆柱形铅芯3mm长度左右(注意不能损坏笔芯)，握住铅笔使其与400号水砂纸成90度角，在砂纸上面不停划圈以摩擦笔芯端面，直至获得端面平整边缘锐利的铅芯时为止(边缘不得有破损及缺口)；装在专用的铅笔硬度测试仪上(施加在笔尖上的载荷为1kg，铅笔与水平面的夹角为45°)，推动铅笔向前滑动约5mm长，共划5条(不同位置)，再用橡皮擦将铅笔痕擦拭干净。
结果判定：检查产品表面有无划痕(划破面漆)，当有1条以下时为合格
3、RCA耐磨测试
用专用的NORMAN RCA耐磨测试仪(型号：7-IBB-647)及专用的纸带(11/16inch wide×6或8inch diameter)，施加175g的载荷，带动纸带在样本的表面磨擦250个循环。
结果判定：试验完成后以油漆不透底(露出底材)时为合格
4、恒温恒湿测试
将产品放置在温度70℃±2℃；湿度93％±2％的恒温恒湿环境下存贮48h，试验完成后在常温环境下放置2h以上后检查产品外观，并测试油漆的附着力。
结果判定：产品表面无变色、起泡、油漆脱落等异常，附着力测试达3B以上且无整格脱落时为合格。
5、温度冲击测试
将样品放入温度冲击试验箱中；先在-40℃±2℃的低温环境下保持1h，在1min内将温度切换到70℃±2℃的高温环境下并保持1h，共做24个循环(48h)。试验完成后，检查产品的外观，并测试油漆的附着力。
结果判定：产品的外观无裂纹、起泡、油漆脱落等异常；附着力测试达3B以上且无整格脱落时为合格。
6、中性盐雾测试
a、将样品用棉布擦拭干净。
b、样品放置角度：25度试验箱温度：35℃试验箱湿度：≥85％RH溶液成份：5％NaCl PH值＝6.8喷雾时间：2H放置温度为：40℃
湿度：≥95％放置时间：168H
c、用常温清水冲洗5分钟并用吹风机吹干，在室温下放置2小时。判定标准：表面无脱落，起泡，变色等异常。
7、外观
通过肉眼观察漆膜表面颜色是否均匀，是否出现发花现象。
测试结果记入表1。
表1
  样品   附着力   硬度   RCA耐磨 恒温恒湿 温度冲击 中性盐雾 外观
S1 4B   1H无划痕 ≥250   无脱落、变色、起泡；附着力3B   无脱落、变色、起泡；附着力3B   无脱落、变色、起泡   颜色均匀，无发花
S2 4B   1H无划痕 ≥250   无脱落、变色、起泡；附着力3B   无脱落、变色、起泡；附着力3B   无脱落、变色、起泡   颜色均匀，无发花
S3 5B   1H无划痕 ≥250   无脱落、变色、起泡；附着力4B   无脱落、变色、起泡；附着力4B   无脱落、变色、起泡   颜色均匀，无发花
S4 5B   1H无划痕 ≥250   无脱落、变色、起泡；附着力4B   无脱落、变色、起泡；附着力4B   无脱落、变色、起泡   颜色均匀，无发花
S5 5B   1H无划痕 ≥250   无脱落、变色、起泡；附着力4B   无脱落、变色、起泡；附着力4B   无脱落、变色、起泡   颜色均匀，无发花
S6 5B   1H无划痕 ≥250   无脱落、变色、起泡；附着力5B   无脱落、变色、起泡；附着力5B   无脱落、变色、起泡   颜色均匀，无发花
D1 1B   1H有划伤   100次露底   严重起泡、脱落 开裂，起泡 严重起泡   颜色深浅不一
D2 2B   1H有划伤   150次露底   轻微起泡、脱落 轻微开裂 轻微起泡   颜色深浅不一
D3 3B   1H有划伤   100次露底   轻微起泡、脱落 轻微开裂 轻微起泡   颜色深浅不一
从表1的测试结果可以看出：通过本发明公开的涂料固化得到的涂层表观性能优异，颜色均匀，无发花的现象。并且，该涂层的物理性能十分优异。即使在膜层较厚，颜料较多的情况下，也能实现涂料的充分固化，得到性能优异的涂层。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种光固化涂料，包括主体树脂、主光引发剂、活性单体、着色剂和有机溶剂，其特征在于，所述主体树脂含有聚氨酯丙烯酸酯树脂和/或聚酯丙烯酸酯，所述主光引发剂的活化波长为380-430nm；所述着色剂为醋酸丁酸纤维素色片。
2.根据权利要求1所述的光固化涂料，其特征在于，所述醋酸丁酸纤维素色片的平均粒径为50-100nm。
3.根据权利要求1或2所述的光固化涂料，其特征在于，所述主光引发剂为氧化磷类光引发剂。
4.根据权利要求3所述的光固化涂料，其特征在于，以所述主体树脂含量为基准，所述活性单体含量为150-200wt％，所述主光引发剂含量为25-50wt％，所述着色剂含量为2-8wt％，所述有机溶剂含量为150-250wt％。
5.根据权利要求1所述的光固化涂料，其特征在于，所述聚氨酯丙烯酸酯树脂在60℃下粘度为500cps-4500cps，官能度为4-6；所述聚酯丙烯酸酯在60℃下粘度为1300cps-4500cps，官能度为2-4。
6.根据权利要求1或5所述的光固化涂料，其特征在于，所述主体树脂为聚氨酯丙烯酸酯树脂和聚酯丙烯酸酯，其中，聚氨酯丙烯酸酯树脂与聚酯丙烯酸酯的含量比为1.5-1∶1。
7.根据权利要求1所述的光固化涂料，其特征在于，所述活性单体选自己二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的光固化涂料，其特征在于，所述光固化涂料中还含有辅助光引发剂，所述辅助光引发剂的活化波长为300-369nm。
9.根据权利要求8所述的光固化涂料，其特征在于，所述辅助光引发剂选自阿尔法羟基酮类光引发剂或二苯甲酮-叔胺类光引发剂中的一种或多种；以所述主体树脂含量为基准，所述辅助光引发剂含量为10-20wt％。
10.根据权利要求1所述的光固化涂料，其特征在于，所述光固化涂料中还含有流平剂、分散剂、消泡剂、防沉剂中的一种或多种；以所述主体树脂含量为基准，所述流平剂含量为0-2wt％，所述分散剂含量为0-10wt％，所述消泡剂含量为0-1.6wt％，所述防沉剂含量为0-2wt％。
11.一种光固化涂料的固化方法，包括将光固化涂料涂覆在基材上，进行固化；所述固化条件为：波长280-450nm，固化能量800-1200mj/cm2，固化时间为20-30s；其中，所述光固化涂料为权利要求1-10中任意一项所述的光固化涂料。
12.根据权利要求11所述的固化方法，其特征在于，将光固化涂料涂覆在基材上，形成的涂层厚度为10-30um。
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