CN104789103B - 一种3c电子行业用水性光固化涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于涂料制备领域，特别涉及一种适用于3C电子行业的水性光固化涂料及其制备方法。先在搅拌釜内加入水性光固化聚氨酯树脂和水性光固化聚酯树脂，再加入去离子水、成膜助剂、水性蜡、水性消泡剂、润湿剂，搅拌均匀，并加入DMEA调节体系pH为7.5～8，再加入改性水性铝浆，最后加入水性光引发剂，搅拌均匀得到水性光固化涂料。

Description

一种3C电子行业用水性光固化涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于涂料制备领域，特别涉及一种适用于3C电子行业的水性光固化涂料及其制备方法。
背景技术
随着信息时代的发展，3C电子产品在生活中已占据不可替代的地位，3C电子产品的逐年增加，带来了相关的3C涂料的长足发展，目前3C涂料主要以溶剂型涂料，以及溶剂型光固化涂料为主，然而随着人们环保意识的增强，溶剂型涂料已经逐渐不能满足人们的需要，其存在的一些问题，影响了它的应用和推广，主要有：
(1)活性稀释剂对人的皮肤、粘膜和眼睛有刺激性，有的有臭味；
(2)低聚物黏度较大涂装时,特别是喷涂时,要加入大量活性稀释剂,有时还要加入有机溶剂,不安全,也污染环境；
(3)光固化体系主要是自由基光聚合,因氧阻聚,聚合不完全,在固化涂层中仍残留活性稀释剂。故传统光固化材料不适用于食品卫生产品的包装材料的印刷和涂装,目前还没有一项光固化产品得到美国食品药品管理局(FDA)的许可；
(4)光固化用原材料价格较贵；
(5)由于采用自由基光聚合体系固化速度快固化后体积收缩大，影响涂膜与基材之间的附着力；
(6)有色光固化体系，由于颜料对光的吸收、反射和散射,影响固化速度,使固化困难；
(7)油性光固化材料,涂布设备和容器清洗需用有机溶剂，
其中，最令人关注的是活性稀释剂和挥发性有机物对人体的损害和环境的污染。
为了克服这些弊病，一种新的光固化体系——水性光固化体系应运而生。水性光固化体系继承和发扬了传统的光固化技术和水性涂料、油墨技术的优点,已成为光固化技术研究和开发的一个非常活跃的领域,而且获得了实际应用。
水性光固化涂料结合了传统UV固化涂料和水性涂料的各自特点,相对于传统油性光固化材料具有下列优点：
(1)水是最方便获得、最廉价的原料,用水来代替活性稀释剂稀释低聚物，很容易调节黏度，可实现无活性稀释剂配方；
(2)不用活性稀释剂就没有VOC、刺激性及臭味等问题；
(3)可适用各种涂装设备,特别对喷涂安全；
(4)可避免由于用活性稀释剂所引起的固化体积收缩；
(5)可以实现薄涂层涂布，降低成本；
(6)涂装设备和容器可以用水性清洗液清洗。
水性光固化材料除了上述优点外,还有一个很突出的优点就是解决了传统固化涂料的硬度和柔韧性之间的矛盾：从分子结构与性能的关系分析,只有高相对分子质量的物质才能具有高硬度和高柔韧性。传统光固化涂料不能使用高相对分子质量的低聚物,同时加入大量低相对分子质量活性稀释剂,因此难以兼顾硬度和柔韧性。而水性光固化涂料的低聚物是相对分子质量高的水性分散体,其黏度与高分子的相对分子质量无关,而只与固含量有关,因而在水性光固化涂料中可以使用高相对分子质量的低聚物,又不用低相对分子质量的活性稀释剂,从而克服了光固化涂料高硬度和高柔韧性不能兼顾的矛盾。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种适用于3C电子行业的水性光固化涂料，涂料各组分按重量份数计算为：
上述改性水性铝浆为采用钝化加入法，对水性铝浆进行改性得到，改性工艺为：将改性剂2重量份、纯水10重量份混合均匀后加入KDD水性铝浆(WAG69110)10重量份，钝化1小时即可，
其中，上述改性剂为本发明的发明人所自行研制而成，具体制备过程为：采用甲基丙烯酸、聚乙二醇、HEMA和P2O5反应合成一款高分子型磷酸酯类改性剂：将甲基丙烯酸1重量份、聚乙二醇1重量份、HEMA 2重量份和P2O51重量份混合均匀，在75℃下反应4.5小时。
作为优选：上述水性光固化聚氨酯树脂为沙多玛广州化学有限公司的水性聚氨酯树脂CN9245，水性光固化聚酯树脂为拜尔公司的水性聚酯树脂XP2733，
上述水性蜡为Keim-Additec水性蜡D-814，水性消泡剂为道康宁水性消泡剂DC-65，润湿剂为霍普化学水性基材润湿剂HP-855，增稠剂为济南月华科技开发有限公司的水性增稠剂R-7160，水性光引发剂为819-DW。
本发明还提供了一种上述水性光固化涂料的制备方法，先在搅拌釜内加入水性光固化聚氨酯树脂和水性光固化聚酯树脂，再加入去离子水、成膜助剂BCS、水性蜡、水性消泡剂、润湿剂，搅拌均匀，并加入DMEA调节体系pH为7.5～8，再加入改性水性铝浆，最后加入水性光引发剂，搅拌均匀得到水性光固化涂料。
本发明的有益效果在于：本发明充分解决了环保以及光固化中加入铝浆后漆膜性能的问题以及在水性光固化体系中加入铝粉氧化的问题；鉴于在水性光固化体系中加入铝粉后会有氧化反应发生从而导致涂膜失去金属质感，我们引入了钝化加入法，通过采用改性剂对水性铝浆进行钝化，可以在水中溶解后充分吸附在铝银浆粒子表面形成一个保护层，从而达到阻止铝银浆氧化的效果，充分解决了涂层因铝浆的加入而引起的金属质感变差的问题。
具体实施方式
实施例1
一种适用于3C电子行业的水性光固化涂料，涂料各组分按重量份数计算为：
改性水性铝浆为采用钝化加入法对水性铝浆进行改性而得到的，
改性工艺为：将改性剂2重量份、去离子水10重量份混合均匀后加入KDD水性铝浆WAG69110 10重量份，钝化1小时即可，
上述改性剂为采用甲基丙烯酸、聚乙二醇、HEMA和P2O5反应合成的一款高分子型磷酸酯类改性剂(将甲基丙烯酸1重量份、聚乙二醇1重量份、HEMA 2重量份和P2O51重量份混合均匀，在75℃下反应4.5小时即可)。
上述水性光固化涂料的制备工艺如说明书中所示(加DMEA时，调节pH为7.5)；成膜性能如表1所示(固化成膜工艺为：涂料在喷涂后80℃预热5分钟，用高压汞灯以500mj/cm2能量进行干燥，下同)。
对比实验1
采用“长兴化学工业股份有限公司的水性聚氨酯DR-U024”替代实施例1中的“沙多玛广州化学有限公司的水性聚氨酯树脂CN9245”，其余各组分、含量及其制备工艺与实施例1相同，得到的水性光固化涂料的成膜性能如表1所示。
对比实验2
采用“氰特化工(上海)有限公司的水性聚酯树脂UCECOAT6558”替代实施例1中的“拜尔公司的水性聚酯树脂XP2733”，其余各组分、含量及其制备工艺与实施例1相同，得到的水性光固化涂料的成膜性能如表1所示。
对比实验3
采用“水性光引发剂1173”代替实施例1中的“水性光引发剂819-DW”，其余各组分、含量及其制备工艺与实施例1相同，得到的水性光固化涂料的成膜性能如表1所示。
对比实验4
采用“水性光引发剂184”代替实施例1中的“水性光引发剂819-DW”，其余各组分、含量及其制备工艺与实施例1相同，得到的水性光固化涂料的成膜性能如表1所示。
对比实验5
采用“水性光引发剂2959”代替实施例1中的“水性光引发剂819-DW”，其余各组分、含量及其制备工艺与实施例1相同，得到的水性光固化涂料的成膜性能如表1所示。
对比实验6(配料时，未对水性铝浆作任何改性)
一种适用于3C电子行业的水性光固化涂料，涂料各组分按重量份数计算为：
上述水性光固化涂料的制备工艺如说明书中所示(加DMEA时，调节pH为7.5)；成膜性能如表1所示(固化成膜工艺为：涂料在喷涂后80℃预热5分钟，用高压汞灯以500mj/cm2能量进行干燥)。
表1
对比实验7：
在实施例1的基础上，我们将配方体系中各组份比例进行调整，具体请见表2；膜层(固化成膜工艺如实施例1所示)检测结果请见表3。
表2
(注：上表中，改性水性铝浆的改性制备工艺如实施例1所示。)
表3
从上表各配方性能可以看出：铝浆太少影响涂料的外观效果，但铝浆量过多导致紫外光线无法通过漆膜，从而导致漆膜深层无法固化，进而影响其性能要求；在水性聚氨酯树脂量偏多情况下，对外观效果有一定的影响，由于其硬度高，反应时收缩大，在后期的测试中有开裂的现象；引发剂偏少，反应无法完全，最终影响漆膜的基本性能要求，引发剂偏多，在性能外观各方面要求已经满足的条件下增加了配方的成本。为此我们从产品的外观效果、漆膜的性能以及配方的成本考虑,最终优选实施例1的配方。

Claims (9)

1.一种适用于3C电子行业的水性光固化涂料，其特征在于：所述的水性光固化涂料各组分按重量份数计算为，
所述的改性水性铝浆为采用钝化加入法对水性铝浆进行改性而得到的，
所述改性工艺为，将改性剂2重量份、去离子水10重量份混合均匀后加入KDD水性铝浆WAG69110 10重量份，钝化1小时即可，
所述改性剂为采用甲基丙烯酸、聚乙二醇、HEMA和P2O5反应合成的一款高分子型磷酸酯类改性剂。
2.如权利要求1所述的适用于3C电子行业的水性光固化涂料，其特征在于：所述的水性光固化聚氨酯树脂为沙多玛广州化学有限公司的水性聚氨酯树脂CN9245。
3.如权利要求1所述的适用于3C电子行业的水性光固化涂料，其特征在于：所述的水性光固化聚酯树脂为拜尔公司的水性聚酯树脂XP2733。
4.如权利要求1所述的适用于3C电子行业的水性光固化涂料，其特征在于：所述的水性蜡为Keim-Additec水性蜡D-814。
5.如权利要求1所述的适用于3C电子行业的水性光固化涂料，其特征在于：所述的水性消泡剂为道康宁水性消泡剂DC-65。
6.如权利要求1所述的适用于3C电子行业的水性光固化涂料，其特征在于：所述的润湿剂为霍普化学水性基材润湿剂HP-855。
7.如权利要求1所述的适用于3C电子行业的水性光固化涂料，其特征在于：所述的增稠剂为济南月华的水性增稠剂R-7160。
8.如权利要求1所述的适用于3C电子行业的水性光固化涂料，其特征在于：所述的水性光引发剂为819-DW。
9.一种如权利要求1所述的适用于3C电子行业的水性光固化涂料的制备方法，其特征在于：所述制备方法为，先在搅拌釜内加入水性光固化聚氨酯树脂和水性光固化聚酯树脂，再加入去离子水、成膜助剂BCS、水性蜡、水性消泡剂、润湿剂，搅拌均匀，并加入DMEA调节体系pH为7.5～8，再加入改性水性铝浆，最后加入水性光引发剂，搅拌均匀得到水性光固化涂料。
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