CN104263085A

CN104263085A - 一种用于uv真空镀膜涂料的溶剂型纳米碳黑着色剂及应用

Info

Publication number: CN104263085A
Application number: CN201410425661.9A
Authority: CN
Inventors: 陆明; 许钧强
Original assignee: Guangzhou Great Color Technology Co ltd; Yingde Kedi Pigment Technology Co ltd; Guangzhou Keytec Colours Co ltd
Current assignee: Guangzhou Great Color Technology Co ltd; Yingde Kedi Pigment Technology Co ltd; Guangzhou Keytec Colours Co ltd
Priority date: 2014-08-26
Filing date: 2014-08-26
Publication date: 2015-01-07

Abstract

本发明涉及一种用于UV真空镀膜涂料的溶剂型纳米碳黑着色剂的制备方法，其基本配方是：羟基丙烯酸树脂10％～30％、润湿分散剂6％～20％、碳黑8％～25％、消泡剂0.1～0.5％、溶剂50％～75％；制成的纳米碳黑着色剂的粒径D₅₀控制在40～150nm之间；本发明制成的UV真空镀膜涂料所用的溶剂型纳米碳黑着色剂具有贮存稳定性佳、着色力强、透明性高、相容性好、耐高温、耐老化优等特点；环保，能代替金属络合染料，适用于UV真空镀膜涂料的透明着色剂，也可用于儿童玩具、木器家具、皮革制品、塑料制品、金属制品、铝箔、铜箔、食品包装材料等表面着色剂。

Description

一种用于UV真空镀膜涂料的溶剂型纳米碳黑着色剂及应用

技术领域

本发明涉及一种溶剂型纳米碳黑着色剂，尤其涉及一种适用于UV真空镀膜涂料、耐高温、透明性高、能代替金属络合染料的纳米碳黑着色剂。

背景技术

真空镀膜主要通过真空蒸镀、溅射、离子镀等方法，将金属、合金和化合物镀覆在材料或制品表面，形成产品所要求的镀层。真空镀膜技术在电子、宇航、光学、磁学、建筑、机械、包装、装饰等各领域得到了广泛应用，并且发挥着越来越大的作用。真空镀膜是一种气相沉积方法，而有机涂层通常是由涂覆的有机高分子涂液经固化成膜而成，广泛用于塑料、有色金属基体表面的防护与装饰。有机高分子涂液的固化有多种方法，其中用紫外光固化的涂料(简称光固化涂料)日益受到人们的高度关注，其主要特点是：固化速度快，在通常紫外灯辐射下只需几秒或几十秒就可固化完全；对环境友好，在光照时大部分或绝大部分的成分参与交联聚合而进入膜层；节约能源，UV光固化所用能量约为溶剂型涂料的1/5；可涂装各种基材，避免因热固化时高温对热敏感基材(如塑料、纸张或其他电子元件等)可能造成的损伤；节省大量能源、简化工序、显著减少厂房面积等，因而降低生产成本；由此可见，光固化涂料及其在真空镀膜工业中的应用具有广阔的前景。目前真空镀膜光固化涂料中所用色浆有的还采用金属络合染料，该染料存在诸如重金属严重超标，耐温性、耐晒性、耐迁移性差，不能满足真空镀膜工艺技术的要求。在电子行业如手机、电脑所用材料大多为塑料、铝合金、锌合金等有色金属，手机外壳涂层易脱落、耐汗耐水性差，颜色一段时间就变色，这要求对真空镀膜涂料的树脂有选择性，而真空镀膜涂料所用的着色剂中对分散树脂、分散剂有更高的要求。目前国内市场上真空镀膜涂料所用着色剂几乎全是进口产品。

CN103013230A公开了一种溶剂型纳米碳黑色浆的制备方法，其基本配方是：CAB树脂6％～20％、润湿分散剂3％～15％、碳黑颜料6％～25％、溶剂65％～80％；所述的溶剂型纳米碳黑色浆的粒径D₅₀控制在40～150nm之间。该纳米碳黑色浆具有贮存稳定性佳、着色力高、透明性高、相容性好等特点，能代替金属络合染料。广泛用于儿童玩具、家具、皮革布料制品、塑料制品、金属制品、金属卷材、铝箔膜及电镀胶膜、烟包、糖果、食品、卡纸等包装材料表面的涂饰着色剂，也可作为烫金膜、玻璃制品、高档金属烤漆、塑料烤漆、UV真空镀膜涂料的透明着色剂，以及打印油墨和喷绘等着色剂。该专利也是由本专利申请者提出，但与UV真空镀膜涂料的相容性较差。

因此开发一种环保、透明、高性能、相容性好、能代替金属络合染料，并能用于UV真空镀膜涂料的溶剂型纳米碳黑着色剂尤其必要。

发明内容

UV真空镀膜涂料所用树脂为反应性低聚物不饱和聚酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯和聚氨酯丙烯酸酯等，所用活性稀释剂大多为丙烯酸酯类单体，因此本发明是选用羟基丙烯酸作为分散树脂，羟基丙烯酸树脂有很好的相容性和透明性，能提高对塑料和铝、锌、铜、银底材的附着力，加速溶剂从漆膜中的释放，缩短干燥时间；由于羟基丙烯酸含有羟基，赋予涂膜柔韧性、颜色稳定性和保光性。

UV真空镀膜涂料所用的溶剂型纳米碳黑着色剂对分散剂的选择性高，因为分散剂对着色剂的稳定性、相容性、着色力起着很重要的作用。因此本发明润湿分散剂选用TEMPO技术合成的聚丙烯酯高分子分散剂，如EFKA-4320、EFKA-4330，该类分散剂具有颜料的吸附部分和在溶剂中伸展部分，吸附牢固度强，吸附层厚度大，因而具有良好的空间位阻效应。因此制成的纳米着色剂具有贮存稳定性佳、着色力强、透明性高、相容性好等特点。

为了解决上面所述的技术问题，本发明采取以下技术方案：本发明涉及一种用于UV真空镀膜涂料的溶剂型纳米碳黑着色剂，其基本配方是：羟基丙烯酸树脂10％～30％、润湿分散剂6％～20％、碳黑8％～25％、消泡剂0.1～0.5％、溶剂50％～75％；所述润湿分散剂选用EFKA-4320、EFKA-4330；制成的纳米碳黑着色剂的粒径D₅₀控制在40～150nm之间。

碳黑选用卡博特的Mongul-L、Monarch1300或Monarch900，德固萨的Special biack 4、Special biack 6、FW18、FW285或FW200，三菱化学的MA7、MA100或MA40，哥伦比亚化学的Raven3500、Raven1255或Raven3600以及其它高色素碳黑。

溶剂选用醋酸仲丁酯、碳酸二甲酯、丙二醇甲醚醋酸酯、二乙二醇丁醚醋酸酯、醋酸正丁酯、醋酸异丁酯、正丁醇和异丁醇的一种或几种的组合。

本发明提出一种用于UV真空镀膜涂料的溶剂型纳米碳黑着色剂的制备方法，制备工艺如下：按配方重量比计加入溶剂、羟基丙烯酸树脂、润湿分散剂，在高速分散机中以500r/min的速度搅拌均匀，然后在800～1000r/min的高速下加入碳黑，高速分散45～60min，再到纳米分散机循环研磨8～12h，每隔0.5h用激光粒度仪进行粒度检测，直到着色剂的粒径达到要求，过滤包装得到一种UV真空镀膜涂料所用的溶剂型纳米碳黑着色剂。

本发明制成的UV真空镀膜涂料所用的溶剂型纳米碳黑着色剂具有贮存稳定性佳、着色力强、透明性高、相容性好、耐高温、耐老化等特点；环保，能代替金属络合染料，适用于UV真空镀膜涂料的透明着色剂，也可用于儿童玩具、木器家具、皮革制品、塑料制品、金属制品、铝箔、铜箔、食品包装材料等表面着色剂。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。

实施例1：

一种用于UV真空镀膜涂料的溶剂型纳米碳黑着色剂的制备：按配方重量比计，先把溶剂碳酸二甲酯12份、PMA 37.3份、正丁醇8份加入分散桶中，搅拌下加入羟基丙烯酸树脂20份、EFKA-4320分散剂7.5份，消泡剂0.2份,在高速分散机中以500r/min的速度搅拌均匀，然后在800～1000r/min的高速下加入碳黑Special biack 6粉15份，高速分散45～60min，再到纳米分散机循环研磨10～12h，每隔0.5h用激光粒度仪进行粒度检测，直到色浆的粒径D₅₀在40～150nm，过滤包装得到一种色含量15％的UV真空镀膜涂料所用的溶剂型纳米碳黑着色剂。

本实例1纳米碳黑着色剂基本性能测试结果：外观：黑色偏蓝相，均匀流体；平均粒径：激光粒度分布仪测试D₅₀为100±30nm；粘度：25±2℃测试560mPa·s；热贮存稳定性：在50℃恒温烘箱放置15天后取出，经测试平均粒径D₅₀为110±20nm，粘度600mPa·s，色差△E≤0.26。

应用：手机塑料外壳UV黑色真空镀膜涂料：低聚物UV聚氨酯丙烯酸酯12％、大分子改性UV树脂23％、活性单体5％、光引发剂184+TPO 3％、附着力促进剂0.5％、纳米碳黑着色剂3％、各种助剂0.5％、混合溶剂53％。

手机塑料外壳UV黑色真空镀膜涂料性能如下：固含量45％；粘度：在25℃(涂4^#杯)11S；铅笔硬度：2H；附着力：划格法0级；柔韧性：1级；耐热水性：在100℃沸水煮1h，漆膜不起泡、不脱落；耐盐雾试验：在35℃、5％NaCl盐雾箱放置48h后，漆膜不变色；耐老化试验：氙灯照射300h漆膜不变色；光固化时间6S，说明着色剂的透明性好。

实施例2：

一种用于UV真空镀膜涂料的溶剂型纳米碳黑着色剂的制备：按配方重量比计，先把溶剂醋酸仲丁酯15份、PMA 30.8份、正丁醇8份加入分散桶中，搅拌下加入羟基丙烯酸树脂25份、EFKA-4330分散剂9份，消泡剂0.2份,在高速分散机中以500r/min的速度搅拌均匀，然后在800～1000r/min的高速下加入碳黑FW285粉12份，高速分散45～60min，再到纳米分散机循环研磨10～12h，每隔0.5h用激光粒度仪进行粒度检测，直到色浆的粒径D₅₀在40～150nm，过滤包装得到一种色含量12％的UV真空镀膜涂料所用的溶剂型纳米碳黑着色剂。

本实例2纳米碳黑着色剂基本性能测试结果：外观：黑色偏红相，均匀流体；平均粒径：激光粒度分布仪测试D₅₀为120±30nm；粘度：25±2℃测试520mPa·s；热贮存稳定性：在50℃恒温烘箱放置15天后取出，经测试平均粒径D₅₀为130±20nm，粘度580mPa·s，色差△E≤0.30。

应用：手机锌合金外壳UV黑色真空镀膜涂料：低聚物UV环氧丙烯酸酯18％、大分子改性UV树脂20％、活性单体6％、活性稀释剂18％、光引发剂184+TPO 3％、附着力促进剂1.0％、纳米碳黑着色剂3.5％、各种助剂0.5％、混合溶剂30％。

手机锌合金外壳UV黑色真空镀膜涂料性能如下：固含量50％；粘度：在25℃(涂4^#杯)12S；铅笔硬度：2H；附着力：划格法0级；柔韧性：1级；耐热水性：在100℃沸水煮1h，漆膜不起泡、不脱落；耐盐雾试验：在35℃、5％NaCl盐雾箱放置48h后，漆膜不变色；耐老化试验：氙灯照射300h漆膜不变色；光固化时间6S，说明着色剂的透明性好。

实施例3：

一种用于UV真空镀膜涂料的溶剂型纳米碳黑着色剂的制备：按配方重量比计，先把溶剂碳酸二甲酯16份、二乙二醇丁醚醋酸酯29.8份、正丁醇6份加入分散桶中，搅拌下加入羟基丙烯酸树脂20份、EFKA-4320分散剂10份，消泡剂0.2份,在高速分散机中以500r/min的速度搅拌均匀，然后在800～1000r/min的高速下加入碳黑Monarch1300粉18份，高速分散45～60min，再到纳米分散机循环研磨10～12h，每隔0.5h用激光粒度仪进行粒度检测，直到色浆的粒径D₅₀在40～150nm，过滤包装得到一种色含量18％的UV真空镀膜涂料所用的溶剂型纳米碳黑着色剂。

本实例3纳米碳黑着色剂基本性能测试结果：外观：黑色偏蓝相，均匀流体；平均粒径：激光粒度分布仪测试D₅₀为100±40nm；粘度：25±2℃测试640mPa·s；热贮存稳定性：在50℃恒温烘箱放置15天后取出，经测试平均粒径D₅₀为120±30nm，粘度680mPa·s，色差△E≤0.32。

应用：手机外壳UV金属闪光黑真空镀膜涂料：低聚物UV聚氨酯丙烯酸酯15％、大分子改性UV树脂20％、活性单体5％、活性稀释剂15％、光引发剂184+TPO 3％、附着力促进剂0.5％、纳米碳黑着色剂3.6％、珠光粉2％、铝银浆1.8％、各种助剂0.6％、混合溶剂33.5％。

手机外壳UV金属闪光黑真空镀膜涂料性能如下：固含量46％；粘度：在25℃(涂4^#杯)12S；铅笔硬度：2H；附着力：划格法0级；柔韧性：1级；耐热水性：在100℃沸水煮1h，漆膜不起泡、不脱落；耐盐雾试验：在35℃、5％NaCl盐雾箱放置48h后，漆膜不变色；耐老化试验：氙灯照射300h漆膜不变色；光固化时间6S，说明着色剂的透明性好。

尽管本发明已作了详细说明并引证了实施例，但对于本领域的普通技术人员，显然可以按照上述说明而做出的各种方案、修改和改动，都应该包括在权利要求的范围之内。

Claims

1.一种用于UV真空镀膜涂料的溶剂型纳米碳黑着色剂，其特征在于：以重量百分比计，包括如下组分：羟基丙烯酸树脂10％～30％、润湿分散剂6％～20％、碳黑8％～25％、消泡剂0.1～0.5％、溶剂50％～75％；所述润湿分散剂选用EFKA-4320、EFKA-4330；制成的纳米碳黑着色剂的粒径D₅₀控制在40～150nm之间。

2.如权利要求1所述的一种用于UV真空镀膜涂料的溶剂型纳米碳黑着色剂，其特征在于：所述碳黑选用卡博特的Mongul-L、Monarch1300或Monarch900，德固萨的Special biack 4、Special biack 6、FW18、FW285或FW200，三菱化学的MA7、MA100或MA40，哥伦比亚化学的Raven3500、Raven1255或Raven3600以及其它高色素碳黑。

3.如权利要求1所述的一种用于UV真空镀膜涂料的溶剂型纳米碳黑着色剂，其特征在于：所述溶剂选用醋酸仲丁酯、碳酸二甲酯、丙二醇甲醚醋酸酯、二乙二醇丁醚醋酸酯、醋酸正丁酯、醋酸异丁酯、正丁醇和异丁醇的一种或几种的组合。

4.一种如权利要求1所述的一种用于UV真空镀膜涂料的溶剂型纳米碳黑着色剂的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括：按配方重量比计加入溶剂、羟基丙烯酸树脂、润湿分散剂，在高速分散机中以500r/min的速度搅拌均匀，然后在800～1000r/min的高速下加入碳黑，高速分散45～60min，再到纳米分散机循环研磨8～12h，每隔0.5h用激光粒度仪进行粒度检测，直到着色剂的粒径达到要求，过滤包装得到一种UV真空镀膜涂料所用的溶剂型纳米碳黑着色剂。