CN102212311A - 一种彩色uv光固化涂料 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种彩色UV光固化涂料，涂料的组分及其重量份数如下：聚氨酯丙烯酸酯预聚体25-55，丙烯酸酯类单体10-60，溶剂5-50，光引发剂1-10，颜料1-15，分散剂0.5-10，助剂0.1-2，所述丙烯酸酯类单体为单官能度单体、双官能度单体和高官能度单体的混合物。该涂料克服了现有彩色UV光固化涂料存在的挥发性大、施工难等问题，具有低VOC、装饰效果好、固化速度快，易施工、适合流水线生产等特点，可用于塑料、木器、金属等基材的装饰。

Description

一种彩色UV光固化涂料

技术领域

本发明涉及一种涂料，特别涉及一种彩色UV光固化涂料。

背景技术

紫外光涂料产生于上个世纪70年代，在近20年得到了突飞猛进的发展。其采用活性稀释剂为黏度调节剂、紫外光辐照为固化手段，具有节能环保、生产效率高等特点。其应用领域已由最初的手机、DVD、随声听等领域扩展到化妆品、电脑、热敏元件、装饰面板及医用器材等领域。

紫外光固化技术虽然生产效率高、不含挥发性有机溶剂(VOC)，但是由于紫外光固化技术本身的限制，现有的紫外光固化涂料还以透明清漆为主，彩色UV光固化涂料产品很少。

虽然彩色UV有色涂料存在一定的技术瓶颈，但是人们对它的研究从未停止过，已有大量的文献和专利出现。翟媛萍等研究报道的UV固化彩色涂料是采用UV清漆原料配以颜料而成的，肖坤福等报道的光固化光钎彩色涂料主要考察了树脂的搭配、溶剂、光引发剂、颜料的选择对光纤涂料性能的影响。专利CN101870846A报道了高性能紫外光固化色漆及其制备方法，其中为了降低漆的黏度采用了有机溶剂；CN101407651A所发明的一种紫外光固化彩色装饰涂料采用混合丙烯酸树脂、溶剂、颜料、助剂等制得了一种不含溶剂的彩色UV涂料；JP2001-31892报道了一种快速固化的彩色涂料；US7553879介绍了一种户外稳定性好的底漆，为了提高户外稳定性加入了像二氧化钛之类的光稳定剂，并且适当采用有机溶剂做为溶剂。以上专利和文献都对有色UV涂料进行了研究或发明，其可大致分为两类，一类是在UV清漆的基础上加入颜料得到UV彩色漆，另一类是在UV清漆的基础上加入颜料和有机溶剂得到黏度适中的UV彩色漆。前者存在的问题是很明显的，完全靠溶剂来调节黏度的体系不是存在黏度过高施工困难就是加入过多活性稀释剂使涂料性能下降的问题；后者存在的问题是过多的有机溶剂的加入降低了UV涂料的环保性，不值得提倡。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有彩色UV光固化涂料存在的缺陷，提供环保性好、易施工、固化快的彩色UV光固化涂料。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案为：

一种彩色UV光固化涂料，所述涂料包括如下重量份数的组分：

所述丙烯酸酯类单体为单官能度、双官能度和多官能度单体的混合物。

本发明选用的聚氨酯丙烯酸酯预聚体选自多官能度聚氨酯丙烯酸酯预聚体和双官能度聚氨酯丙烯酸酯预聚体的一种或其混合物，即一切与水或者有机溶剂、活性稀释剂都有良好相容性的聚氨酯丙烯酸树脂或其水分散体。如德国拜耳公司的脂肪族聚氨酯三丙烯酸酯UV XP2587、U100\400，沙多玛的CN9245/CN132，长兴的611B-85/6123；聚氨酯丙烯酸酯预聚体也可采用合成的方式制备。

所述聚氨酯丙烯酸酯预聚体选自双官能团、三官能团、多官团聚氨酯丙烯酸酯一种或几种的混合物。

合成聚氨酯丙烯酸酯所采用的基础原料为IPDI、TDI、HDI、HMDI、MDI，聚酯二元醇和聚醚二元醇，单官能度的、双官能度、多官能度丙烯酸酯类单体。

合成的聚氨酯丙烯酸酯既可由异氰酸酯、二元醇、烯类封端剂制得，也可在这三者的基础上引入亲水性基团制得的与水和油都有良好相容性的聚氨酯丙烯酸酯预聚体或者聚氨酯丙烯酸酯水分散体。

所述异氰酸酯为IPDI、TDI、HDI、HMDI、MDI中的一种或者几种的混合物；所述二元醇为聚乙二醇、聚丙二醇、环氧乙烷-环氧丙烷共聚物、聚四氢呋喃二醇、或者由二元酸类物质和二元醇类物质缩聚制得的聚酯二元醇中的一种或者几种的混合物；所述的水性基团主要靠含有醚键、羧基、磺酸盐、叔胺的二元醇或者二元胺物质引入。如低分子量低于800的PPG/PEG、DMPA、DMBA、N-甲基二乙醇胺、磺酸盐聚醚二元醇等。

所述烯类封端剂是指同时具有一个羟基和至少一个双键的化合物。例如丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷双烯丙基醚的一种或者多种，但并不局限于上述所列。

所述溶剂为200号溶剂油、正己烷、环己烷、苯、甲苯、氯仿、甲醇、异丙醇、正丁醇、乙醇、乙酸乙酯、丙酮、丁酮、甲乙酮、乙二醇丁二醚、一缩乙二醇***、四氢呋喃、水中的一种或者几种的混合物，但并不局限于上述所列。

所述多官能度丙烯酸酯类单体为三官能度、四官能度、五官能度或六官能度丙烯酸酯类单体中的一种或几种的混合物。

所述多官能度单体选自三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)、季戊四醇四丙烯酸酯(PETTA)、二季戊四醇五丙烯酸酯(DPPA)、双季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA)、丙氧化三轻甲基丙烷三丙烯酸酯(PO-TMPTA)、三缩三羟甲基丙烷四丙烯酸酯(DTMPTTA)的一中或者几种的混合物。

所述紫外光固化彩色装饰涂料，其特征是，所述双官能度丙烯酸酯类单体选自二丙二醇二丙烯酸酯(DPGDA)、三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)、1，4-丁二醇二丙烯酸酯(BDDA)、1，6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)、新戊二醇二丙烯酸酯(NPGDA)的一种或几种的混合物。

所述单官能度丙烯酸酯类单体选自丙烯酸异癸酯(IDA)、丙烯酸异辛酯(EHA)、丙烯酸羟乙酯(HEA)、甲基丙烯酸羟乙酯(MICA)、丙烯酸异冰片酯(IBOA)、丙烯酸月桂酯(LA)、甲基丙烯酸四氢呋喃甲酯(THFFA)、甲基丙烯酸异冰片醋(IBOA)的一种或几种的混合物。

所述引发剂选自1-羟基环己基苯基甲酮(184)、2-羟基-甲基苯基丙烷-1-酮(1173)、4，6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦(TPO)、苯基双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)氧化膦(819)、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮(907)、2-异丙基硫杂葸酮(ITX)、安息香双甲醚(BDK)、4-(N，N-二甲氨基)苯甲酸乙酯(EPD)、二苯甲酮(BP)、N，N-二甲氨基苯甲酸异辛酯(EHA)、4-甲基二苯甲酮(MBZ)、2-苯基苄-2-二甲基胺-1-(4-吗啉苄苯基)丁酮(369)的一种或者几种的组合，但并不限于以上所列。

所述颜料特点是与水、油体系都有具有良好的相容性的有机、无机色粉或者色浆，如海川化工的Xfast速溶颜料、汽巴的艳佳丽和艳佳鲜系列颜料以及海川化工的COLORMAX系列、科迪的U/S系列、汽巴

优壁色

-S、科莱恩Hostatint水油通用系列但并不局限于此，一切与体系有良好相容性的颜料都可在选取范围内。

为了让色浆更好地分散，减少浮色发花等现象，选择了蜡类、脂肪族酰胺类、酸性聚酯类、低分子量不饱和多元羧酸聚合物或者其与聚硅氧烷共聚体的溶液为润湿分散助剂，如BYK-P104S/104/110、EFKA6225、TEGO Dispers652/651、海名斯FX 365等。

为了防止色浆的沉降，我们提高了涂料的触变性，往体系里面加入二氧化硅，有机膨润土，氢化蓖麻油等触变剂，如DegussaA300和A200、海名斯BENTONE 27等。

为了增加涂料的表面爽滑性，提高膜的平整度，获得更好的装饰效果我们选择了聚丙烯酸类、醋丁纤维素聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷、有机基改性聚硅氧烷、氟系表面活性剂作为体系的流平剂，如BYK333/346、EFKA3600、BNK-222、TEGO Wet/Wet KL 245等。

所述消泡剂选自聚醚类、聚醚改性硅、氟改性有机硅类、聚硅氧烷类，采用抑泡、破泡或者抑泡和破泡的搭配来达到最好的消泡效果。如BYK1770/1730、EFKA-2580、海名斯消泡剂DF7005/DF 7010、TEGO FOAMEX825/AIAEX901W等。

本发明制备的彩色光固化涂料，均采用低毒溶剂，有的配方还可以用水或者部分用水代替有机溶剂，环保性能好。另外，选择光敏性能好的树脂合理地搭配一定量的活性溶剂，因此制得的彩色光固化涂料具有易施工、固化快的特点，有很大的推广和应用价值。

具体实施方式

实施例一

成分	重量分数
		UV XP2587	45

TPGDA	10
		4，4’，4”-三甲基三苯胺	5
LA	5
		溶剂	20
光引发剂(重量比907∶ITX∶1173＝1∶0.3∶5)	6
		COLORMAX RED	7
BYK-P104S	0.7
		DegussaA300	0.5
流平剂(重量比BYK333和BNK222的混合物)	0.5
		BYK1770	0.3

具体实施步骤如下：

(1)将树脂，单体，部分消泡剂(占总量的20％～80％)、触变剂用转速为1200转/分钟的高速分散机分散15min；

(2)色粉或者色浆与润湿分散剂、部分消泡剂(占总量的20％～40％)、部分溶剂(占溶剂总量的5％～50％)在三辊机上研磨到散到体系均匀细腻为止，然后过300目网；

(3)固体光引发剂按比例混合后溶解已按配比混好的溶剂里面；

(4)将步骤一、步骤二和步骤三得到的产物与溶剂的、流平剂、余下消泡剂、溶剂等用转速为600转/分钟的分散机搅拌5min；

(5)过300目滤网，得到UV色漆。

实施例二

成分	重量分数
		聚氨酯丙烯酸酯树脂	46
HDDA	10
		IDA	10
溶剂	18
		光引发剂(重量比184∶1173＝2∶3)	6

X-fast yellow	8
		BYK110	0.9
触变剂(重量比DegussaA300∶A200＝2∶1)	0.5
		BYK346	0.4
Byk1170	0.2

具体实施方法同实施例一。

实施例三

成分	重量分数
		聚氨酯丙烯酸酯(合成)	50
溶剂(重量比TMPTA∶HDDA∶LA＝0.5∶1.5∶3)	10
		溶剂	20
光引发剂(重量比TPO∶819∶184＝1∶0.5∶3)	7
		科莱恩Hostatint兰	5
分散剂(重量比BYK-P104S∶BYK-104＝2∶1)	0.8
		海名斯BENTONE 27	0.5
BYK346	0.8
		消泡剂(FOAMEX825、AIAEX901W混合物)	0.2

具体实施方法同实施例一。

实施例四

将IPDI、PPG400、DMPA，0.1％的催化剂在70度下反应2.5小时，然后加入HEMA和适量阻聚剂封端反应2小时，加入氨水，20％的水乳化后即得到002聚氨酯丙烯酸酯，接下来的实施方法同实施例一。

实施例五

具体实施方法参照实施例四和实施例一。

更多的实施方案操作上都大同小异，只需根据不同的基材和应用需求调换主体树脂、溶剂、光引发剂、助剂等即可。该彩色UV光固化涂料可以采用滚涂、淋涂、喷涂的施工方式进行施工。按以上方案制得色漆在PVC/PC/ABS/真空电镀/水曲柳木板上附着力都好于二级，耐75％乙醇24小时以上，耐碱24小时以上、耐酸48小时以上，耐受零下40度和40度的冷热循环10次不发生开裂，耐15％食盐水60小时以上，硬度可在HB到3H间调节，耐磨指数在3000转以上，并可通过填料进行调节。

Claims (10)

1.一种彩色UV光固化涂料，其特征在于，所述涂料包括如下重量份数的组分：

2.根据权利要求1所述彩色UV光固化涂料，其特征在于所述聚氨酯丙烯酸酯预聚体选自多官能度聚氨酯丙烯酸酯预聚体和双官能度聚氨酯丙烯酸酯预聚体中的一种或两种。

3.根据权利要求1所述彩色UV光固化涂料，其特征在于所述聚氨酯丙烯酸酯预聚体包括以下两大类：一类是由异氰酸酯、二元醇、烯类封端剂制备而成；一类是由异氰酸酯、二元醇、烯类封端剂以及含有亲水性基团的物质制备而成。

4.根据权利要求3所述彩色UV光固化涂料，其特征在于：

所述异氰酸酯为IPDI、TDI、HDI、HMDI、MDI中的一种或者几种的混合物；

所述二元醇为聚乙二醇、聚丙二醇、环氧乙烷-环氧丙烷共聚物、聚四氢呋喃二醇、二元酸类和二元醇类缩聚而得的聚酯二元醇中的一种或者几种的混合物；

所述的烯类封端剂是指具有一个羟基和至少具有一个双键的化合物或者多种具有一个羟基和至少具有一个双键的化合物的混合物；

所述的含有亲水性基团的物质为含有醚键、羧基、磺酸基、叔胺基团的二元醇或者二元胺的化合物。

5.根据权利要求1所述彩色UV光固化涂料，其特征在于所述溶剂为烷烃、卤代烃、芳烃、酮类、醇类、酯类、醚类、水中的一种或者几种的混合物。

6.根据权利要求1所述彩色UV光固化涂料，其特征在于所述颜料是与水、有机溶剂、活性稀释剂、聚氨酯丙烯酸酯预聚体都相容的有机、无机色粉或者色浆。

7.根据权利要求1所述彩色UV光固化涂料，其特征在于所述丙烯酸酯类单体是含有一个双键、两个双键或者多个双键的丙烯酸酯类单体或丙烯酸酯类单体的衍生物。

8.根据权利要求1所述彩色UV光固化涂料，其特征在于所述光引发剂选自1-羟基环己基苯基甲酮、2-羟基-甲基苯基丙烷-1-酮、2，4，6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦、苯基双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮、2-异丙基硫杂葸酮、安息香双甲醚、4-(N，N-二甲氨基)苯甲酸乙酯、二苯甲酮、N，N-二甲氨基苯甲酸异辛酯、4-甲基二苯甲酮、2-苯基苄-2-二甲基胺-1-(4-吗啉苄苯基)丁酮的一种或几种的混合物。

9.根据权利要求1所述彩色UV光固化涂料，其特征在于所述分散剂为蜡类、脂肪族酰胺类、酸性聚酯类、低分子量不饱和多元羧酸聚合物、低分子量不饱和多元羧酸聚合物与聚硅氧烷共聚体的溶液中的一种或几种。

10.根据权利要求1所述彩色UV光固化涂料，其特征在于所述助剂为触变剂、消泡剂和流平剂中的一种或几种；所述触变剂选自气相二氧化硅、有机膨润土、氢化蓖麻油、聚酰胺蜡中的一种或几种；流平剂选自聚丙烯酸类、醋丁纤维素聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷、有机基改性聚硅氧烷、氟系表面活性剂中的一种或几种；消泡剂选自聚醚类、聚醚改性硅、氟改性有机硅类、聚硅氧烷类中的一种或几种。