CN118599417A - 一种uv固化涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种UV固化涂料及其制备方法，A组分包括：16～33份丙烯酸树脂、5～10份聚己内酯多元醇、3～6份光引发剂、15～23份活性稀释剂和10～15份溶剂，15～35份填料；B组分包括固化剂。制备方法包括：S1、将丙烯酸树脂溶于活性稀释剂中；S2、加入光引发剂、聚己内酯多元醇；S3、用溶剂调整至设定粘度。本发明的UV固化涂料，VOC排放量低，具有良好的后期固化性能，可实现完全固化，体系中可负载的色浆量相较于现有产品显著提升，固化后漆膜具有良好的柔韧性、干燥性和遮盖力，对多种素材均具良好附着力；且原料易得、制备工艺简单、对生产设备的要求低，适于大规模产业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及光固化涂料技术领域，尤其涉及一种可厚涂、柔韧性佳、遮盖性好、低VOC排放的UV固化涂料及其制备方法。
背景技术
紫外光固化，即UV固化，是利用紫外光的中、短波(300-800nm)在UV辐射下，液态UV材料中的光引发剂受刺激变为自由基或阳离子，从而引发含活性官能团的高分子材料(树脂)聚合成不溶不熔的固体涂膜的过程。UV固化涂料是将颜料色浆与单体、低聚物、引发剂和其他助剂分散成的稳定悬浮液，具有清洁高效、固化速度快、运行成本低、固化产品性能好、颜色鲜艳等优点。然而，现有的普通光固化UV涂料产品为保证漆膜性能，一般干膜膜厚较薄，通常控制在25微米以下，无法实现厚涂，若漆膜过厚则容易出现干燥性差、柔韧性差等缺陷；同时，传统光固化涂料为保证干燥性，只能添加少量色浆或透明色浆，色浆添加量影响漆膜干燥情况，添加量高会导致漆膜表面固化，深层固化不完全，影响漆膜性能，添加量少导致漆膜遮盖性差，需重复施工，多涂层施工，造成资源浪费。
发明内容
本发明提供了一种UV固化涂料及其制备方法和应用，用以解决背景技术中提到的现有UV固化涂料的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种UV固化涂料，由A组分和B组分组成，所述A组分包括以下质量份的组分：
16～33份丙烯酸树脂、5～10份聚己内酯多元醇、3～6份光引发剂、15～23份活性稀释剂和10～15份溶剂，15～35份填料；
所述B组分包括固化剂。
上述技术方案的设计思路在于，本发明通过丙烯酸树脂、聚己内酯多元醇、引发剂构成了光固化涂料体系，其中，黏度低、柔韧性好的聚己内酯多元醇可在常温下与固化剂进行交联反应，可在涂料体系湿膜经过UV光照固化过程中、未深层固化完成时向涂料提供后固化效果，保证漆膜的完全固化，从而获得柔韧性好、干燥性好的涂层。
作为上述技术方案的进一步优选，所述丙烯酸树脂包括5～10质量份的自干丙烯酸酯树脂、3～8质量份的四官能光固化聚氨酯丙烯酸酯，8～15质量份的三官能脂肪族聚氨酯丙烯酸酯树脂。本优选方案采用自干丙烯酸酯树脂、四官能光固化聚氨酯丙烯酸酯树脂和三官能脂肪族聚氨酯丙烯酸酯树脂构成丙烯酸酯树脂体系，自干丙烯酸树脂干燥速度快，溶解后粘度低，对塑胶素材有良好的附着力，耐水煮效果极佳，下线后漆膜不容易污染，可与四官能光固化聚氨酯丙烯酸酯树脂协同增强附着力，四官能光固化聚氨酯丙烯酸酯树脂具有良好的反应活性，优异的耐水性、耐热性、良好的柔韧性，对PC、ABS、PC+ABS、PMMA等多种塑胶底材具有优良的附着力，对硬度及柔韧性具有良好的平衡，四官能光固化聚氨酯丙烯酸酯树脂和三官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂协同增强漆膜柔韧性；三官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂粘度低、断裂伸长率高，为漆膜提供良好的韧性和柔韧性。
作为上述技术方案的进一步优选，所述A组分还包括10～20质量份的颜填料；所述颜填料为钛白粉。由于聚己内酯多元醇提供的后固化效果，使得本发明的涂料内颜填料的添加量可大幅提升，从而显著增加漆膜的遮盖力，使用时无需重复多层涂覆施工，降低了使用成本，简化了使用流程。
作为上述技术方案的进一步优选，所述光引发剂包括表层固化光引发剂和深层固化光引发剂，所述表层固化光引发剂为184引发剂，所述深层固化光引发剂为819引发剂。通过表层固化光引发剂和深层固化光引发剂的组合，可为漆膜提供良好的前期和后期固化效果，从另一个层面保证漆膜的完全固化，提升漆膜的柔韧性等物理性能。
作为上述技术方案的进一步优选，所述A组分还包括10～15质量份的填料助剂，所述填料助剂为硫酸钡或二氧化硅。二氧化硅和硫酸钡吸油量较小，增加了施工固含，在对涂料整体黏度影响不大的前提下，降低了VOC排放量。
作为上述技术方案的进一步优选，所述活性稀释剂包括HDDA和TPGDA中的至少一种。活性稀释剂除了和高官聚氨酯丙烯酸树脂交联反应，还可以降低整体粘度，降低VOC排放量。
作为上述技术方案的进一步优选，所述A组分和B组分的质量比为100:3。
基于同一技术构思，本发明还提供一种上述方案的UV固化涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将所述丙烯酸树脂溶于活性稀释剂中，得到混合物A；
S2、在搅拌状态下向所述混合物A中加入光引发剂，待光引发剂完全溶解后再加入所述聚己内酯多元醇、四官能光固化聚氨酯丙烯酸酯、三官能脂肪族聚氨酯丙烯酸酯树脂并分散均匀，得到混合物B；
S3、用所述溶剂调整混合物B至合适粘度，即得所述的UV固化涂料。
作为上述技术方案的进一步优选，步骤S1中，将所述活性稀释剂升温至40～60℃后再添加丙烯酸树脂，并于1000～1200r/min的搅拌条件下使丙烯酸树脂溶于活性稀释剂中。
作为上述技术方案的进一步优选，步骤S2中，在400～600r/min的搅拌条件下向所述混合物中加入光引发剂，加入完成后，调整搅拌速度至1000～1200r/min使光引发剂完全溶解，然后加入所述聚己内酯多元醇、四官能光固化聚氨酯丙烯酸酯、三官能脂肪族聚氨酯丙烯酸酯树脂，并分散均匀。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明的UV固化涂料，施工固含高，VOC排放量低；可厚涂，单次喷涂漆膜干膜60微米以上，且经过UV灯固化后能快速表干，具有良好的后期固化性能，可实现完全固化；体系中可负载的色浆量相较于现有产品显著提升，固化后漆膜具有良好的遮盖力，对多种素材均具良好附着力；干膜柔韧性佳，干膜60微米以上不开裂，完全固化后，15mm折弯不开裂，附着力测试刀口不崩漆；漆膜耐高温高湿、温度冲击性能佳；
(2)本发明的UV固化涂料原料易得、制备工艺简单、对生产设备的要求低，适于大规模产业化生产。
具体实施方式
以下结合本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
本发明所使用的自干丙烯酸树脂可选择三菱生产的牌号为BR106、BR113、BR115、BR116的产品。
本发明所使用的四官能光固化聚氨酯丙烯酸酯可选择蓝科路生产的牌号为L-6390的产品。
本发明所使用的三官能脂肪族聚氨酯丙烯酸酯树脂可选择湛新生产的牌号为EBECRYL 8465的产品。
本发明所使用的聚己内酯多元醇可选择聚仁化工生产的牌号为PCL的系列产品。
本发明所使用的固化剂为HDI固化剂，可选择拜耳科思创生产的牌号为N3390的产品。
实施例1：
本实施例的UV固化涂料，包括表1所示重量份的组分。
本实施例的UV固化涂料，由以下方法制备得到：
S1、将活性稀释剂加热至40℃，将自干丙烯酸酯树脂(BR-113)在搅拌状态下加入活性稀释剂(HDDA)中，加入完成后高速(1200r/min)分散，使自干丙烯酸树脂完全溶解，得到混合物A；
S2、在低速搅拌条件下(400r/min)，加入光引发剂(184、819)，加入完成后高速(1200r/min)分散，升温使光引发剂完全溶解，加入聚己内酯多元醇(PCL-GA2)、四官能光固化聚氨酯丙烯酸酯(L-6390)和三官能脂肪族丙烯酸树脂(EBECRYL 8465)，混合均匀得到混合物B；
S3、在低速搅拌条件下(400r/min)向混合物B加入钛白粉、硫酸钡、二氧化硅，高速(1200r/min)分散至细度25微米以下，有特殊要求的可经过砂磨机研磨至更低细度，得到混合物C；
S4、用溶剂(醋酸正丁酯)调整混合物C至合适粘度，即得本实施例的UV固化涂料。
实施例2：
本实施例的UV固化涂料，包括表1所示重量份的组分。
本实施例的UV固化涂料，由以下方法制备得到：
S1、将活性稀释剂加热至60℃，将自干丙烯酸酯树脂(BR-113)在搅拌状态下加入活性稀释剂(HDDA)中，加入完成后高速(1000r/min)分散，使自干丙烯酸树脂完全溶解；
S2、在低速搅拌条件下(600r/min)，加入四官能光固化聚氨酯丙烯酸酯(L-6390)和三官能脂肪族丙烯酸树脂(EBECRYL 8465)，混合均匀得到混合物A；
S3、在低速搅拌条件下(600r/min)向混合物A中加入光引发剂(184、819)和钛白粉，加入完成后高速(1000r/min)分散，升温使光引发剂完全溶解，得到混合物B；
S4、将聚己内酯多元醇(PCL-GA2)、钛白粉、硫酸钡、二氧化硅加入混合物B中，分散均匀，用溶剂(醋酸正丁酯)调整粘度，即得本实施例的UV固化涂料。
实施例3：
本实施例的UV固化涂料，包括表1所示重量份的组分。
本实施例的UV固化涂料，由以下方法制备得到：
S1、将活性稀释剂加热至50℃，将自干丙烯酸酯树脂(BR-113)在搅拌状态下加入活性稀释剂(HDDA)中，加入完成后高速(1100r/min)分散，使自干丙烯酸树脂完全溶解；
S2、在低速搅拌条件下(500r/min)，加入四官能光固化聚氨酯丙烯酸酯(L-6390)和三官能脂肪族丙烯酸树脂(EBECRYL 8465)，混合均匀得到混合物A；
S3、在低速搅拌条件下(500r/min)向混合物A中加入光引发剂(184、819)和钛白粉、硫酸钡，加入完成后高速(1100r/min)分散，升温使光引发剂完全溶解，得到混合物B；
S4、将聚己内酯多元醇(PCL-GA2)、二氧化硅加入混合物B中，分散均匀，用溶剂(醋酸正丁酯)调整粘度，即得本实施例的UV固化涂料。
对比例1：
本对比例的UV固化涂料的组分配比如表1所示。
对比例2：
本对比例的UV固化涂料的组分配比如表1所示。
对比例3：
本对比例的UV固化涂料的组分配比如表1所示。
对比例4：
本对比例的UV固化涂料的组分配比如表1所示。
对比例5：
本对比例的UV固化涂料的组分配比如表1所示。
对比例6：
本对比例的UV固化涂料的组分配比如表1所示。
表1.各实施例和对比例的涂料的组分配比
使用实施例1、2、3的UV固化涂料时，将A组分、B组分按照100:3的质量比混合，加入适量(建议小于30重量份)酯类稀释剂，粘度<30S(涂四杯)VOC≤650g/L，可直接喷涂在素材的表面，喷涂后自干流平3-5min，膜厚10-80μm，然后再采用紫外光固化，固化能量600-1000mj/cm2。
对实施例1-3对比例1-6所得到的漆膜进行性能测试，结果如表2所示。
表2.各实施例和对比例所形成的漆膜的性能测试结果
本发明对比例1相比于实施例去掉了自干丙烯酸树脂，而对比例1中制得的涂层的附着力差，耐高温、耐湿热、耐温差性能变差；柔韧性欠佳，抗冲击性能欠佳。
本发明对比例2相比于实施例用羟基丙烯酸树脂替代自干丙烯酸树脂，对比例2中制得的涂层的附着力差，耐高温、耐湿热、耐温差性能变差；柔韧性欠佳，抗冲击性能欠佳。
本发明对比例3相比于实施例去掉了四官能光固化聚氨酯丙烯酸酯，对比例3中制得的涂层的柔韧性和抗冲击性能欠佳。
本发明对比例4相比于实施例去掉了表层光引发剂，对比例4中制得的涂层的干燥性差，附着力NG。
本发明对比例5相比于实施例去掉了聚己内酯多元醇，对比例5中制得的涂层的柔韧性和抗冲击性能欠佳，容易开裂。
本发明对比例6相比于实施例去掉了深层光引发剂，对比例6中制得的涂层的附着性能变差，深层固化不完全。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本发明的保护范围。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施方式进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种UV固化涂料，其特征在于，由A组分和B组分组成，所述A组分包括以下质量份的组分：
16～33份丙烯酸树脂、5～10份聚己内酯多元醇、3～6份光引发剂、15～23份活性稀释剂和10～15份溶剂，15～35份填料；
所述B组分包括固化剂。
2.根据权利要求1所述的UV固化涂料，其特征在于，所述丙烯酸树脂包括5～10质量份的自干丙烯酸酯树脂、3～8质量份的四官能光固化聚氨酯丙烯酸酯，8～15质量份的三官能脂肪族聚氨酯丙烯酸酯树脂。
3.根据权利要求1所述的UV固化涂料，其特征在于，所述A组分还包括10～20质量份的颜填料；所述颜填料为钛白粉。
4.根据权利要求1所述的UV固化涂料，其特征在于，所述光引发剂包括表层固化光引发剂和深层固化光引发剂，所述表层固化光引发剂为184引发剂，所述深层固化光引发剂为819引发剂。
5.根据权利要求1所述的UV固化涂料，其特征在于，所述A组分还包括10～15质量份的填料助剂，所述填料助剂为硫酸钡或二氧化硅。
6.根据权利要求1所述的UV固化涂料，其特征在于，所述活性稀释剂包括HDDA和TPGDA中的至少一种。
7.根据权利要求1-6任一项所述的UV固化涂料，其特征在于，所述A组分和B组分的质量比为100：3。
8.一种权利要求1-7任一项所述的UV固化涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将所述丙烯酸树脂溶于活性稀释剂中，得到混合物A；
S2、在搅拌状态下向所述混合物A中加入光引发剂，待光引发剂完全溶解后再加入所述聚己内酯多元醇、四官能光固化聚氨酯丙烯酸酯、三官能脂肪族聚氨酯丙烯酸酯树脂并分散均匀，得到混合物B；
S3、用所述溶剂调整混合物B至合适粘度，即得所述的UV固化涂料。
9.根据权利要求8所述的UV固化涂料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，将所述活性稀释剂升温至40～60℃后再添加丙烯酸树脂，并于1000～1200r/min的搅拌条件下使丙烯酸树脂溶于活性稀释剂中。
10.根据权利要求8所述的UV固化涂料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，在400～600r/min的搅拌条件下向所述混合物中加入光引发剂，加入完成后，调整搅拌速度至1000～1200r/min使光引发剂完全溶解，然后加入所述聚己内酯多元醇、四官能光固化聚氨酯丙烯酸酯、三官能脂肪族聚氨酯丙烯酸酯树脂，并分散均匀。
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