CN116285648A - 高耐磨水性哑光uv清漆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明高耐磨水性哑光UV清漆及其制备方法，包括主剂，主剂由占重量份的以下成分组成：水性聚氨酯丙烯酸酯乳液50‑70份，去离子水5‑10份，水性助溶剂1‑5份，光引发剂1‑2份，水性润湿剂0.5‑1份，水性防沉剂0.5‑1份，水性聚乙烯蜡浆3‑5份，陶瓷粉20‑30份，消光粉0‑2份，水性增稠剂0.5‑1份。所述稀释剂由占重量份的以下成分组成：去离子水100份。本发明旨在研发一种应用于键盘上的高耐磨抗刮性能优异的水性哑光UV清漆，在不影响基础性能的情况下，能够通过耐羊毛毡测试200g/25万次，光泽变化±2°以内的测试要求。
Description
技术领域
本发明涉及涂料，特别涉及用于键盘的涂料，具体的，是一种高耐磨水性哑光UV清漆及其制备方法。
背景技术
水性哑光UV清漆中的主要成膜物为水性光固化树脂，水性光固化树脂是指可溶于水或可用水分散的光固化树脂，分子中既含有一定数量的强亲水基团，如含有羧基、羟基、氨基、醚基、酰氨基等，又含有不饱和基团，如丙烯酰基、甲基丙烯酰基或烯丙基。水性光固化树可分为乳液型、水分散型和水溶型三类。主要包括三大类：水性聚氨酯丙烯酸酯、水性环氧丙烯酸酯和水性聚酯丙烯酸酯。应用于键盘中的水性哑光UV清漆主要选用的是水性聚氨酯丙烯酸酯，其具有优良的柔韧性、耐磨性、耐化学性，有高抗冲击和拉伸强度。
光引发剂是水性哑光UV清漆中的关键组分。一般要求光引发剂具有高的光固化活性，消光系数高，光裂解产物无毒，储存稳定，能与其他原料尤其是主体树脂相容，无迁移趋势等。光引发剂主要有自由基光引发剂和阳离子光引发剂两大类。其中阳离子光引发剂很少使用在3C涂料中，自由基光引发剂按结构特点可大致分为羰基化合物类、染料类、金属有机类、含卤化合物、偶氮化合物及过氧化合物。按光引发剂产生活性自由基的作用机理的不同，自由基光引发剂又可分为裂解型自由基光引发剂和夺氢型自由基光引发剂两种。水性哑光UV清漆中的光引发剂主要选用的是自裂解型自由基光引发剂，α-胺烷基苯酮搭配酰基膦氧化物；α-羟烷基苯酮类光引发剂是目前应用开发最成功的一类光引发剂，其中Irgacure184主要吸收波长246nm，280nm，333nm的紫外光，提供优秀的表层固化能力。其热稳定性非常优良，有良好的耐黄变性，是耐黄变性要求高的光固化清漆的主引发剂，也可与其他光引发剂配合用于光固化色漆中。酰基膦氧化物光引发剂是一类引发活性较高、综合性能较好的光引发剂。其中TPO是高效的通用型紫外光引发剂，高活性，不黄变，热稳定性优良，贮存稳定性好，适用于厚涂层的光固化。
水性哑光UV清漆所用稀释剂主要是水，水不参与光固化反应，必须在光固化之前或光固化过程中除去。因此，必须选择挥发性低，与水性光固化树脂相容性好，在水介质中光活性高，引发效率高，且安全、无毒的引发剂。水性光固化涂料所用的光引发剂可分为分散型和水溶型两类。分散型光引发剂为油溶性，需借助乳化剂和少量单体才能分散到水基光固化体系中。它们可能会存在相容性问题，影响成膜性能和引发效率。而水溶型光引发剂克服了这一问题，它是在常用的油溶性光引发剂结构中引入阴、阳离子基团或亲水性的非离子基团而制得的，但其引发效率只有传统分散型70-80％，而价格要比传统分散型高15-20％。水性哑光UV清漆通过配方和工艺调整，可以完全使用分散型的光引发剂，从而获得充分的引发效率和经济效益。
目前Keyboard市场比较流行低光外观，其光泽基本都在10度以下，单纯水性光固化树脂做出来的光泽一般都会远远高于此要求。传统做法一般是添加大量消光粉来降低光泽，其成分基本都是多孔SiO2。其消光原理是湿膜时悬浮到涂膜表面，干燥后形成凹凸不平的表面，来增大对光的漫散射和减少反射。但其表面疏松多孔的结构，机械强度低，很容易被外力破坏，从而造成涂层表面光泽差异。
因此，有必要提供一种高耐磨水性哑光UV清漆及其制备方法来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种高耐磨水性哑光UV清漆及其制备方法。
本发明通过如下技术方案实现上述目的：
技术方案一：
一种高耐磨水性哑光UV清漆，包括主剂；
主剂由占重量份的以下成分组成：
进一步的，主剂由以下重量份的组分组成：
进一步的，水性聚氨酯丙烯酸酯乳液选用广州九维的UAW-74017W、湛新的UCECOAT7200；助溶剂选用乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、异丙醇。
进一步的，光引发剂选用TPO、Irgacure184；水性润湿剂选用迪高的TEGO-4100、104E。
进一步的，水性防沉剂选用帝司巴隆的AQH-633E。
进一步的，水性聚乙烯蜡浆选用日本岐阜的A-348。
进一步的，陶瓷粉选用法国NANOE的陶瓷氧化铝微球。
进一步的，消光粉选用日本东曹的E-1011。
进一步的，增稠剂选用美国OMG的Borchi-0620。
技术方案二：
一种高耐磨水性哑光UV清漆的制备方法，包括以下步骤：
1)增稠剂的制备：
1-1)按照配方配备好原料；
1-2)分散容器中加入配方量水性助溶剂，在搅拌下慢慢加入配方量的增稠剂，搅拌分散至均匀状态；
1-3)使用300目滤网滤出，待投料时使用；
2)光引发剂的制备：
2-1)按照配方配备好原料；
2-2)分散容器中加入配方量助溶剂，在搅拌下慢慢加入配方量的光引发剂，搅拌分散至均匀状态；
2-3)使用300目滤网滤出，待投料时使用；
3)混合阶段：
3-1)在调漆容器中加入配方量的水性聚氨酯丙烯酸酯乳液；
3-2)在搅拌下，缓慢加入配方量的去离子水；
3-3)在搅拌下，缓慢加入步预2)制好的光引发剂；
3-4)在搅拌下，缓慢加入配方量的润湿剂；
3-5)在搅拌下，缓慢加入配方量的防沉剂；
3-6)在搅拌下，缓慢加入配方量的水性聚乙烯蜡浆；
3-7)在搅拌下，缓慢加入配方量的陶瓷粉，消光粉；
3-8)在搅拌下，缓慢加入步预3)制好的增稠剂，调节粘度至70-80Ku；
4)研磨阶段：
4-1)按照步预3)制好的混合均匀的半成品，用研磨机进行研磨，控制砂磨机转速在2000r/min左右，研磨4道，直至细度≤15μm；
4-2)用300目滤网过滤，即得高耐磨水性哑光UV清漆的主剂成分。
优选地，步骤1)中，加入配方量的增稠剂后在300-500r/min搅拌5-10min；步骤2)中，加入配方量的光引发剂后在300-500r/min搅拌5-10min；步骤3)中，按照顺序逐步加入配方量的物料，加入配方量的增稠剂后在800-1200r/min搅拌10-20min。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1)采用两种高官能度的脂肪型水性聚氨酯丙烯酸酯乳液混拼，分别提供硬度和柔韧性，制成一种具有特制柔韧性的超硬涂料，来满足硬度和附着力的要求；
2)高官的水性UV树脂拥有极好的耐磨耗性能，基本能满足Keyboard的物性测试的要求；
3)水性哑光UV清漆中采用高强度陶瓷微球来替代大部份传统消光粉，高强度陶微球为高强度、惰性、坚硬、精细的球状颗粒，和其它形状的填料相比，陶瓷微球具有最小的表面积体积比，且吸油量低，可降低树脂的用量，增加填料的用量，而且体积较小的微球填充了体积较大的微球间的空隙，就增加了固含量，降低了VOC，同时也降低了成本，不像其它不规则形状的填料，陶瓷微球能像轴承里的钢珠一样滚动，因此降低了其粘度；且由于其球状结构和高强度，高硬度，使用涂层表面坚韧耐磨，光泽稳定性优异。
附图说明
图1为本发明的实施方式中常规物化性能测试结果表；
图2为本发明的实施方式中耐羊毛毡测试结果表。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明，但绝不是对本发明的限制。
实施例1：
一种高耐磨水性哑光UV清漆，包含主剂和稀释剂，主剂由占重量份的以下成分组成：
实施例2：
一种高耐磨水性哑光UV清漆，包含主剂和稀释剂，主剂由占重量份的以下成分组成：
实施例3：
一种高耐磨水性哑光UV清漆，包含主剂和稀释剂，主剂由占重量份的以下成分组成：
其中：
实施例1-3的高耐磨水性哑光UV清漆，在现场使用时，根据施工现场的环境因素，还需进行再次添加去离子水进行粘稠度调整，再次添加的去离子用做稀释剂。
实施例1-3的高耐磨水性哑光UV清漆的制备，包括以下步骤：
1)增稠剂的制备：
1-1)按照配方配备好原料；
1-2)分散容器中加入配方量水性助溶剂，在搅拌下慢慢加入配方量的增稠剂，搅拌分散至均匀状态；
1-3)使用300目滤网滤出，待投料时使用；
2)光引发剂的制备：
2-1)按照配方配备好原料；
2-2)分散容器中加入配方量助溶剂，在搅拌下慢慢加入配方量的光引发剂，搅拌分散至均匀状态；
2-3)使用300目滤网滤出，待投料时使用；
3)混合阶段：
3-1)在调漆容器中加入配方量的水性聚氨酯丙烯酸酯乳液；
3-2)在搅拌下，缓慢加入配方量的去离子水；
3-3)在搅拌下，缓慢加入步预2)制好的光引发剂；
3-4)在搅拌下，缓慢加入配方量的润湿剂；
3-5)在搅拌下，缓慢加入配方量的防沉剂；
3-6)在搅拌下，缓慢加入配方量的水性聚乙烯蜡浆；
3-7)在搅拌下，缓慢加入配方量的陶瓷粉，消光粉；
3-8)在搅拌下，缓慢加入步预3)制好的增稠剂，调节粘度至70-80Ku；
4)研磨阶段：
4-1)按照步预3)制好的混合均匀的半成品，用研磨机进行研磨，控制砂磨机转速在2000r/min左右，研磨4道，直至细度≤15μm；
4-2)用300目滤网过滤，即得高耐磨水性哑光UV清漆的主剂成分。
步骤1)中，加入配方量的增稠剂后在300-500r/min搅拌5-10min；步骤2)中，加入配方量的光引发剂后在300-500r/min搅拌5-10min；步骤3)中，按照顺序逐步加入配方量的物料，加入配方量的增稠剂后在800-1200r/min搅拌10-20min。
其中：
水性聚氨酯丙烯酸酯乳液：涂料体系中的主要成膜物，漆膜的物理性能主要由成膜物质本身的性质来决定；
助溶剂：助溶剂可降低整个涂料体系的粘度，提供对颜填料的润湿性，改善了分散的效果，同时也是一种极佳的成膜助剂，降低MFFT，使漆膜的成膜性更好；
光引发剂：在紫外光区如250-400nm或可见光区如400-800nm有一定吸光能力，在直接或间接吸收光能后，引发剂分子从基态跃迁到激发单线态，经系间窜跃至激发三线态；在激发单线态或三线态经历单分子或双分子化学作用后，产生能够引发单体聚合的活性碎片，这些活性碎片可以是自由基、阳离子、阴离子等；
水性润湿剂：降低水性涂料表面张力，降低涂料对基材污染物的敏感度，使涂料能在基材上更好的铺展开来，减少漆膜出现缩孔，针眼等漆膜弊病的概率；
水性防沉剂：所用的水性防沉剂为AQH-633E，是一种改性聚酰胺蜡，使体系可形成三维网状结构，产生触变性，从而可防止颜填料的沉降，改善涂膜抗流挂性；
水性聚乙烯蜡浆：可明显提高水性涂料体系涂层耐磨效果，并使涂层具有极佳的滑度和抗划伤效果；
陶瓷粉：所用的陶瓷粉是一种高强度、惰性、坚硬、精细的球状颗粒。不像其它不规则形状的填料，陶瓷微球能像轴承里的钢珠一样滚动，因此降低了其粘度；同时由于其球状结构和高强度，高硬度，使用涂层表面坚韧耐磨，光泽稳定性优异；
增稠剂：增稠剂是一种流变助剂，在适当的剪切力作用下，可以提高涂料的粘度，防止在施工过程中出现流挂的现象。
采用两种高官能度的脂肪型水性聚氨酯丙烯酸酯乳液混拼，分别提供硬度和柔韧性，制成一种具有特制柔韧性的超硬涂料，来满足硬度和附着力的要求，同时高官的水性UV树脂拥有极好的耐磨耗性能，基本能满足Keyboard的物性测试的要求。
对实施例1-3的高耐磨水性哑光UV清漆进行常规物化性能和耐羊毛毡测试，结果参见图1的常规物化性能测试结果表、图2的耐羊毛毡测试结果表；
由图1可见，实施例1-3采用两种高官能度的脂肪型水性聚氨酯丙烯酸酯乳液混拼，分别提供硬度和柔韧性，高官的水性UV树脂拥有极好的耐磨耗性能，以上3个实施例均能够满足常规物性测试的要求。
由图2可见，实施例1采用高强度陶瓷氧化铝微球来替代大部分传统消光粉的方式，耐羊毛毡200g/25万次测试完成后光泽从4.3°变化到5.5°，变化极小，能够满足光泽变化小于2°的测试要求。实施例2部分替代，光泽从4.6°变化到9.6°，已超过标准要求。实施例3完全使用传统消光粉，光泽变化极大，从4.5°变化到24.5°，完全不符合高耐磨要求。
实施对比例1：
与实施例1的区别仅在于，将高官的两支水性聚氨酯丙烯酸酯乳液替换为等量的公耀化学的6官的水性聚氨酯丙烯酸酯乳液VPU-6302和2官的水性聚氨酯丙烯酸酯乳液VPU-2303A。
性能测试结果显示，比例1提供的产品的RCA测试120次已磨穿NG，硬度测试1kg/2H有轻微划痕NG，明显差于实施例1的RCA测试200次未磨穿，硬度测试1kg/2H无划痕。
实施对比例2：
与实施例1的区别仅在于，将高强度陶瓷氧化铝微球替换为传统玻璃粉；
性能测试结果显示，本对比例2提供的产品的羊毛毡测试200g/万次，光泽从4.7°变化到25.4°，远超过光泽变化＜2°的标准要求。
与现有技术相比，实施例1-3的1)采用两种高官能度的脂肪型水性聚氨酯丙烯酸酯乳液混拼，分别提供硬度和柔韧性，制成一种具有特制柔韧性的超硬涂料，来满足硬度和附着力的要求；
2)高官的水性UV树脂拥有极好的耐磨耗性能，基本能满足Keyboard的物性测试的要求；
3)水性哑光UV清漆中采用高强度陶瓷微球来替代大部份传统消光粉，高强度陶微球为高强度、惰性、坚硬、精细的球状颗粒，和其它形状的填料相比，陶瓷微球具有最小的表面积体积比，且吸油量低，可降低树脂的用量，增加填料的用量，而且体积较小的微球填充了体积较大的微球间的空隙，就增加了固含量，降低了VOC，同时也降低了成本，不像其它不规则形状的填料，陶瓷微球能像轴承里的钢珠一样滚动，因此降低了其粘度；且由于其球状结构和高强度，高硬度，使用涂层表面坚韧耐磨，光泽稳定性优异。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种高耐磨水性哑光UV清漆，其特征在于：包括主剂；
主剂由占重量份的以下成分组成：
2.根据权利要求1所述的一种高耐磨水性哑光UV清漆，其特征在于：主剂由以下重量份的组分组成：
3.根据权利要求1或2所述的一种高耐磨水性哑光UV清漆，其特征在于：水性聚氨酯丙烯酸酯乳液选用广州九维的UAW-74017W、湛新的UCECOAT 7200；助溶剂选用乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、异丙醇。
4.根据权利要求3所述的一种高耐磨水性哑光UV清漆，其特征在于：光引发剂选用TPO、Irgacure184；水性润湿剂选用迪高的TEGO-4100、104E。
5.根据权利要求4所述的一种高耐磨水性哑光UV清漆，其特征在于：水性防沉剂选用帝司巴隆的AQH-633E。
6.根据权利要求5所述的一种高耐磨水性哑光UV清漆，其特征在于：水性聚乙烯蜡浆选用日本岐阜的A-348。
7.根据权利要求6所述的一种高耐磨水性哑光UV清漆，其特征在于：陶瓷粉选用法国NANOE的陶瓷氧化铝微球。
8.根据权利要求7所述的一种高耐磨水性哑光UV清漆，其特征在于：消光粉选用日本东曹的E-1011。
9.根据权利要求8所述的一种高耐磨水性哑光UV清漆，其特征在于：增稠剂选用美国OMG的Borchi-0620。
10.一种高耐磨水性哑光UV清漆的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)增稠剂的制备：
1-1)按照配方配备好原料；
1-2)分散容器中加入配方量水性助溶剂，在搅拌下慢慢加入配方量的增稠剂，搅拌分散至均匀状态；
1-3)使用300目滤网滤出，待投料时使用；
2)光引发剂的制备：
2-1)按照配方配备好原料；
2-2)分散容器中加入配方量助溶剂，在搅拌下慢慢加入配方量的光引发剂，搅拌分散至均匀状态；
2-3)使用300目滤网滤出，待投料时使用；
3)混合阶段：
3-1)在调漆容器中加入配方量的水性聚氨酯丙烯酸酯乳液；
3-2)在搅拌下，缓慢加入配方量的去离子水；
3-3)在搅拌下，缓慢加入步预2)制好的光引发剂；
3-4)在搅拌下，缓慢加入配方量的润湿剂；
3-5)在搅拌下，缓慢加入配方量的防沉剂；
3-6)在搅拌下，缓慢加入配方量的水性聚乙烯蜡浆；
3-7)在搅拌下，缓慢加入配方量的陶瓷粉，消光粉；
3-8)在搅拌下，缓慢加入步预3)制好的增稠剂，调节粘度至70-80Ku；
4)研磨阶段：
4-1)按照步预3)制好的混合均匀的半成品，用研磨机进行研磨，控制砂磨机转速在2000r/min左右，研磨4道，直至细度≤15μm；
4-2)用300目滤网过滤，即得高耐磨水性哑光UV清漆的主剂成分。
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