CN102352173B - 一种净味紫外光固化木器涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种净味紫外光固化木器涂料及其制备方法，该涂料漆由以下重量百分比的成分组成：紫外光固化树脂45-65％，反应型单体10-25％，滑石粉5.0-15％，透明粉5.0-15％，气相二氧化硅0.5-1.0％，光引发剂1.0-5.0％，消泡剂0.2-0.5％，流平剂0.2-1.0％，润湿剂0.2-1.2％。本发明的净味紫外光固化木器涂料，有如下优点：该涂料在施工前与施工后均无刺激性气味且不含苯，可以做到当天施工当天使用。同时该表面效果，丰满度方面均不次于硝基涂料、不饱和涂料、聚酯涂料。
Description
技术领域
本发明涉及一种木制品用紫外光固化涂料，具体为一种木制品用净味紫外光固化木器透明漆。
背景技术
紫外光固化涂料因具有重涂时间短、生产效率高、环保等优点发展迅速。但硝基涂料、不饱和树脂涂料、聚氨酯涂料由于其环保性、效率性、生产成本来说都次于UV光固化涂料。特别是在环保方面，也是次于UV光固化涂料的，且对现有的UV光固化涂料技术中通常使用的配方进行了系统的分析和实验检测，结合市场的实验数据，总结出规律性的认识，一个由多种丙烯酸化合物组成的配方、光固化过程中产生出苯的机制，有的化合物在受光照前就含有苯，光照后并不增加；说明苯在制造过程中残留或污染的，如果以苯化合物为原料，最终都很难彻底去除干净。有的化合物光照前不含苯，但光照后苯含量增加，说明这个化合物受光不稳定，会分解出自由苯分子。大部分的UV光固化涂料的结构中都含有一个或两个单取代苯环，并都和羰基(或磷酰基)相连，有较大的可裂解性，从而释放出自由苯分子，产生了刺激性的气味，对环境、人生健康也造成了很大的影响。同时，“净味”这种涂料目前在中国这个概念被严重混淆。很多涂料厂家都推出净味涂料(乳胶漆)，其实这种涂料很多就没有能够“净味”的功能。
国内在净味涂料方面也有一些报道，如中国专利申请CN200910197319.7(CN102040907A)一种固化后无残余刺激性气味的紫外光木器哑光清漆，由如下重量百分比的组分组成：改性丙烯酸酯35-50％，功能性单体35-45％，消泡剂0.1-0.3％，流平剂0.3-1％，消光剂0-11％，光引发剂5-7％，分散剂0-1.0％。该专利的缺陷是固化之后无残余刺激性气味，没有能够达到“净味”的功能，而且，在固化之前制造过程中还是污染了环境。同时还有该专利配方就技术背景里面所述有的化合物在受光照前就含有苯，光照后并不增加；说明苯在制造过程中残留或已经对人的健康及周边环境造成极大大影响。
用于木制品生产企业在制备清漆，使用清漆的施工前与施工之后均无刺激性气味且可以净化空气中的气味和毒性的的特效功能性涂料则一直是一片空白。
发明内容
本发明的目的是提供一种净味紫外光固化木器涂料及其制备方法，以克服现有技术存在的缺陷，满足有关产业的需要。
本发明提供的一种净味紫外光固化木器涂料，由以下重量百分比的成分组成：
所述紫外光固化树脂为紫外光固化环氧丙烯酸酯，优选地，为固含量95-100％的紫外光固化环氧丙烯酸酯；
所述反应型单体为乙氧基化丙烯酸酯单体、丙烯酰吗啉单体和单官能环戊烷单体按照重量比为8-23∶5-9∶6-9组成的混合物，优选地乙氧基化丙烯酸酯单体、丙烯酰吗啉单体和单官能环戊烷单体的重量比为9∶9∶6；
所述滑石粉的粒径为1250目；
所述透明粉的粒径为2500目，透明粉是通过市售购买得到的，透明粉是采用优质天然矿石原料经过特殊加工而制成。折射1.54，密度2.3，吸油25，无毒无味，耐酸耐用腐蚀。透明粉具有高透明性，填充料本身的折光率与绝大多数合成树脂的折光率非常接近，所以填料的填充量不影响成品的透明度；硬度高：能提高产品的表面光滑性和耐磨耐刮性；低吸油量：有利于降低产品的制造成本；易于分散：对各种树脂具有良好的浸润性，吸附性能好，易分散；稳定性强：具有优良的耐候性和优良的抗腐蚀性。
所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮；
所述消泡剂为丙烯酸酯溶剂型溶液；
所述流平剂为聚醚硅氧烷共聚物；
所述基材润湿剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷共聚物；
本发明还提供了上述净味紫外光固化木器涂料的制作方法，该方法包括以下步骤：
1)首先将紫外光固化树脂和活性稀释单体剂搅拌均匀后分散20-25分钟；然后在搅拌下加入气相二氧化硅、滑石粉、透明粉，搅拌均匀后分散20-25分钟；
2)加入光引发剂、消泡剂，分散5-10分钟，即得。
本发明净味紫外光固化木器涂料的使用方法是：喷涂、辊涂、淋涂等涂装工艺。
使用本发明时，需注意以下事项：
1、施工前须选用适当砂纸对板材砂磨处理，最终可得到细腻的表面。
2、本产品在施工后需在40℃温度以下或40℃温度烘烤的条件下让被涂物本身流平后方可过紫外光。
本发明提供的净味紫外光固化木器涂料，具有如下优点：
1)在涂料中对紫外光固化树脂的固含量要求85-100％，固含量偏低，整体涂料的硬度就达不到要求，会使得涂装后的漆膜变软，腐蚀性的化学物质与漆膜接触后，会使得涂料产生刺激性气味，影响漆膜的质量；当其固含量高时，漆膜的硬度增加，就会耐腐蚀、耐磨。因此发明人选用固含量95-100％的紫外光固化环氧丙烯酸酯树脂。
2)反应型单体，国外有人称为架桥剂，因为反应型单体会使涂膜的一部份与空气中的刺激气味和毒性参与反应，使得刺激性气味减少，因此，对单体的选择对涂膜性能的影响就显得特别重要。
涂料中单体用量的增加，涂膜的固化时间变长，速度变慢，表面硬度增加，这是因为单体比例增加意味着体系双键密度的增大，就需要更长的时间来使所有双键反应完全，同时交联密度增加，漆膜硬度增加，脆性变大，附着力下降。
通常使用一种或两种单体合用，发明人经过大量的实验发现，当上述三种反应型单体合用后，意外的发现，涂料中的单体的含量百分比降低，意外的发现，合用会增加涂膜的附着力、硬度、手感、打磨性、透明度、丰满度，减少涂料施工前、后的气味等各方面性能。
3)现在很多的配方为了降低涂料制造成本，所使用的原料及活性稀释剂均质量方面比较的差。紫外光树脂成份里面也含有部分的溶剂型体系。如同常规的溶剂型体系，施工人员在施工时反映现市场上应用的紫外光固化涂料本身的刺激性气味比较大，施工人员根本接受不了刺激性气味。对环境也造成很大的污染。
从有益于环境角度考虑，紫外光涂料无挥发性是关键。在紫外光体系中，该专利的树脂为高官能团树脂，酸值较低，本身也是一支低气味树脂，反应型单体方面也是单官能含N单体，对各种基材都有一定的附着力、超低气味且耐黄变性能很好、收缩率低、固化速率快、耐溶剂、酸碱性都很好。
在配方体系中选用的都是低气味的原料；它们主要是没有挥发物质(苯)来污染工作环境并发生温室效应，同时酸值较低也无刺激性气味。在固化前、后均无苯挥发。具有气味清淡，固含量高、硬度高、透明性好、零VOC挥发，固化速度快，可以做到当天施工当天使用。
4)本发明的产品主要体现在套房家具、橱柜、门板、的喷涂、辊涂、淋涂等涂装工艺的净味UV光固化涂料上。同时也具有优异抗刮性与流平效果、板面平整，除施工周期短之外还符合GB18582-2009和GB/T9756-2009，不含苯、甲醛及游离TDI等有毒有害物质，而且重金属含量远远低于欧洲标准，是一支环保性能优异且施工前、施工前、后苯含量mg/M2不大于0.003效果的功能性产品。
具体实施方式
以下实施用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明提供的净味UV光固化涂料，由以下重量百分比的成分组成：
所述紫外光固化树脂为紫外光固化环氧丙烯酸酯树脂，如台湾长兴化学公司的621-100(固含量95％)或台湾双键化工的188(固含量100％)；
所述反应型单体为台湾长兴化学公司的EM 2382，即乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(EO-TPGDA)；深圳撒比斯的丙烯酰吗啉单体(ACMO)；深圳撒比斯的单官能环戊烷单体(CX-2)的混合物。
所述滑石粉的粒径为1250目，如桂林龙胜日升超细滑石粉有限公司的TP1250；
所述透明粉的粒径为2500目，如南海金猴化工有限公司的TM-2500；
所述光引发剂选自2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮，如北京英力科技发展有限公司的IHT-PI6022、IHT-PI PBZ，如无锡市福斯特化工有限公司的BP；
所述消泡剂为丙烯酸酯溶剂型溶液，选用BYK公司的BYK-390；
所述流平剂为聚醚硅氧烷共聚物，选自迪高公司的TEGO-410；
所述基材润湿剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷共聚物，选自BYK公司的BYK333。
实施例1：净味UV光固化涂料
原材料重量百分比如下：
| 组成 | 重量百分含量(％) |
| 621-100紫外光固化树脂 | 32 |
| 188紫外光固化树脂 | 19 |
| EM2382 | 9 |
| ACMO | 9 |
| CX-2 | 6 |
| 滑石粉TP1250 | 11.5 |
| 透明粉TM2500 | 9 |
| 气相二氧化硅 | 0.5 |
| 6022光引发剂 | 3.0 |
| 消泡剂BYK-390 | 0.4 |
| 流平剂TEGO-410 | 0.3 |
| 润湿分散剂BYK333 | 0.3 |
| 合计 | 100 |
2、制备方法：
1)首先将621-100、188和EO-TMPTA、ACMO、CX-2加入缸中，然后在搅拌下加入TP1250、TM2500、A200，搅拌均匀后高速分散10分钟；
2)加入BYK-333、BYK-390、TEGO410中速分散10分钟；
3)加入6022光引发剂，搅拌均匀，调整黏度至40-60KU/25℃即获得产品。
3、检测结果如下：
结果显示：本发明提供的实施例60℃恒温30min进行气味测试，评价其气味大小，评价值范围为0-5，数值越小表示气味越低。气味测试(60℃恒温30min时评价)，其气味等级为1级，在施工时，固化前、后均无苯挥发。具有气味清淡，固含量高、硬度高、透明性好、零VOC挥发，固化速度快，可以做到当天施工当天使用等性能优点。
实施例2：净味UV光固化涂料
1、原材料重量百分比如下：
| 组成 | 重量百分含量(％) |
| 621-100紫外光固化树脂 | 26.8 |
| 188紫外光固化树脂 | 28 |
| EM2382 | 8 |
| ACMO | 6 |
| CX-2 | 7 |
| 滑石粉TP1250 | 8 |
| 透明粉TM2500 | 12 |
| 气相二氧化硅 | 0.5 |
| PBZ光引发剂 | 3.0 |
| 消泡剂BYK-390 | 0.2 |
| 流平剂TEGO-410 | 0.2 |
| 润湿分散剂BYK333 | 0.3 |
| 合计 | 100 |
2、制备方法：
1)首先将621-100、188和EO-TMPTA、ACMO、CX-2加入缸中，然后在搅拌下加入TP1250、TM2500、A200，搅拌均匀后高速分散10分钟；
2)加入BYK-333、TEGO410、BYK-390中速分散10分钟；
3)加入PBZ光引发剂，搅拌均匀，调整黏度至40-60KU/25℃即获得产品。
检测结果如下：
结果显示：本实施例的产品气味方面测试结果等于1.5级，在固化前、后均无苯挥发，具有气味清淡，固含量高、硬度高、透明性好、零VOC挥发，固化速度快，也是可以做到当天施工当天干燥，可使用等性能优点。
实施例3：净味UV光固化涂料
原材料重量百分比如下：
| 组成 | 重量百分含量(％) |
| 621-100紫外光固化树脂 | 38 |
| EM-2382 | 23 |
| ACMO | 5 |
| CX-2 | 9 |
| 滑石粉TP1250 | 11.5 |
| 透明粉TM2500 | 9.0 |
| 气相二氧化硅 | 0.5 |
| BP光引发剂 | 3.0 |
| 流平剂 | 0.3 |
| 消泡剂 | 0.2 |
| 润湿分散剂 | 0.5 |
| 合计 | 100 |
2、制备方法：
1)首先将621-100和EM-2382、ACMO、CX-2加入缸中，然后在搅拌下加入TP1250、TM2500、A200，搅拌均匀后高速分散10分钟；
2)加入BYK-333、BYK-390中速分散10分钟；
3)加入BP光引发剂，搅拌均匀，调整黏度至40-60KU/25℃即获得产品。
3、检测方法及结果如下：
结果显示：本实施例的产品气味方面测试结果等于2级，在配方、光固化的过程中没有产生污染空气的物质，也没有挥发物质(苯)来污染工作环境并发生温室效应，在固化前、后均无苯挥发，具有轻微的气味，固含量高、硬度高、透明性好、零VOC挥发，固化速度快，也是可以做到当天施工当天干燥等性能优点。
实验例：与200910197319.7的涂料进行对比
如中国专利申请CN200910197319.7一种固化后无残余刺激性气味的紫外光木器哑光清漆，该专利的缺陷是固化之后无残余刺激性气味，但是，在固化之前制造过程中还是污染了环境。
光固化涂料体系一般由低聚物、活性稀释剂(单体)、光引发剂和各种添加剂组成，为了满足不同领域应用的要求，对新型树脂、稀释剂、引发剂及助剂等进行了广泛的研究。研究中发现目前光固化涂料领域使用较多的为小分子紫外光自由基光聚合光引发剂，它与普通的聚合物相容性较差，残留在产物中的光引发剂及光解碎片容易在生产制造中迁和挥发，使产物老化变黄，出现了巨大的刺激性气味及毒性。
同时还有该专利配方就技术背景里面所述有的化合物在受光照前就含有苯，光照后并不增加；说明苯在制造过程中残留或已经对人的健康及周边环境造成极大大影响。该专利主要出现在丙烯酸酯类单体光固化后收缩率大，耐热性较差，使光固化材料的应用领域受到影响。因此，设计及开发新型功能性丙烯酸类光活性单体对拓展光固化材料的应用领域及制备高性能的光固化材料具有重要的意义。
从实施例1、2、3个案例中看出：本发明使用的树脂及选自三种不同反应型单体合用，结果显示丙烯酸酯及丙烯酸单体的光固化和电子束的各项固化性能，聚合速率快，官能团转化率高，体系粘度低，成型后制品的内应力小，且不受氧阻聚影响。这些独特的性能使得它们没有挥发物质(苯)来污染工作环境并发生温室效应，同时酸值较低也无刺激性气味。在固化前、后均无苯挥发。具有气味清淡，固含量高、硬度高、透明性好、零VOC挥发，固化速度快，可以做到当天施工当天使用。
虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作出一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种净味紫外光固化木器涂料，其特征在于，该涂料由以下重量百分比的成分组成：紫外光固化树脂45-65%、反应型单体10-25%、滑石粉5.0-15%、透明粉5.0-15%、气相二氧化硅0.5-1.0%、光引发剂1.0-5.0%、消泡剂0.2-0.5%、流平剂0.2-1.0%和基材润湿剂0.2-1.2%，所述反应型单体为乙氧基化丙烯酸酯单体、丙烯酰吗啉单体和单官能环戊烷单体按照重量比为8-23：5-9：6-9组成的混合物。
2.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述紫外光固化树脂为紫外光固化环氧丙烯酸酯。
3.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述紫外光固化树脂为固含量95-100%的紫外光固化环氧丙烯酸酯。
4.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述反应型单体中乙氧基化丙烯酸酯单体、丙烯酰吗啉单体和单官能环戊烷单体按照的重量比为9：9：6。
5.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述滑石粉的粒径为1250目。
6.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述透明粉的粒径为2500目。
7.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮。
8.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述消泡剂为丙烯酸酯溶剂型溶液。
9.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述流平剂为聚醚硅氧烷共聚物；所述基材润湿剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷共聚物。
10.权利要求1-9任一项所述的涂料的使用方法，其特征在于，该方法为喷涂、辊涂或淋涂。
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