CN108178979A - 一种快速自干型喷涂uv漆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速自干型喷涂UV漆，有多种原料混合而成；所属原料包括：聚氨酯改性丙烯酸树脂乳液10‑80份，乳化剂0.1‑3份，消泡剂0.1‑3份，消光剂0.1‑2份，促进剂0.1‑2份，成膜助剂1‑8份，润湿剂0.1‑3份，分散剂0.1‑3份，增稠剂0.1‑3份，光引发剂0.1‑1份，颜料8‑15份，去离子水200份，助溶剂10‑50份；本发明还提供了用于制备上述快速自干型喷涂UV漆的制备方法。本发明提供的UV漆在加入很少量光引发剂的条件下使硬度提高，从而既降低了环境污染的隐患，又可以降低生产成本，而且本发明加入一定含量的引发剂可以加快漆膜干燥的速度，即达到快速成膜的效果，并且提高VU漆的耐热性，本发明使用的有机溶剂含量少，环保性更高。

Description

一种快速自干型喷涂UV漆

技术领域

本发明属于化工领域，特别涉及快速自干型喷涂UV漆及其制备方法。

技术背景

家具、建材木器行业长期使用的油漆主要是传统溶剂型涂料，溶剂型涂料气味比较大、待干燥时间久；传统溶剂型涂料通过喷涂施工，涂膜薄、油漆的利用率低只有50％的利用率、其余喷出的涂料无法覆盖在工件表面上需要多次涂装、涂层才能到达效果；效率低，成本高、污染环境，影响施工人员的健康；而且传统溶剂型涂料漆合有易燃有机挥发物溶剂如甲苯、丙酮、醋酸乙酯固化剂等易燃易爆危险品；而这些易燃有机溶剂极易给制造企业带来火灾危害。

新兴的光固化涂料，即UV漆，英文为Ultraviolet Curing Paint，即紫外线光固化油漆，也称光引发涂料，该涂料在紫外光(波长320-390nm)的照射下，使光引发剂吸收UV能量后发生激发，导致分子断裂形成自由基或阳离子，从而引发涂料中不饱和双键物质的化学反应，固化成膜，其优点包括：环保、硬度好、效率高、涂装成本低，色泽稳定，漆膜饱满。

但目前生产UV涂料粘度较高，只适合滚涂或淋涂，因为UV单体粘度高，只添加UV单体无法将粘度降到可喷涂的粘度，如果要使用喷涂必须加入挥发性有机溶剂来降低粘度才能喷涂；但是，如果在UV涂料中添加挥发性有机溶剂，则会产生VOC的问题，相对的会造成环境的伤害，而且喷涂后需待有机溶剂完全挥发掉才能光照固化，会影响生产效率；而若要加热来加速有机溶剂的挥发，则会浪费能源，并且UV漆的固化速度快，通过紫外线照射，在极短的时间内达到表面干燥，当涂膜由湿膜变为干膜时，收缩率较大，内应力相对也大，使涂层间附着性变差；并且UV漆的施工需要紫外线的光固化设备，并且只适合平板类的板材施工，因此其灵活度低，不适用于例如拐角类的异形面。

例如中国专利申请2010101478597中公开了一种水性UV光固化木器涂料的制备和使用方法，提供了一种水性UV漆，其组分为55-65份的水性丙烯酸酯乳液，1-1.5份的光引发剂，10-15份的填料，2-3份的增稠剂，2-5分的助剂，8-10份的异丙醇以及10-15份的去离子水听过本发明提供的方法制备而成，但是其使用方法为涂布与木器基材上，在60-65℃下平流，烘烤，过 UV光源照射，其使用局限性比较大，并且干燥需要烘烤，浪费人力与资源。

鉴于UV漆使用的不适合喷涂，所以本领域技术人员通过一定的改进制备出了适合喷涂的UV漆。

例如中国专利申请2016112053920中开了一种新型静电喷涂水性UV白色漆及其制备方法，本发明制备的UV漆可以喷涂，从而解决了UV漆在生活生产方面使用的局限性，但是本发明制备的UV漆同样存在干燥慢，不利于快速成膜的缺点，为了使生产的UV漆快速成膜及干燥，即发明出了自干漆。

自干漆是一种可以成膜并牢固附着的特种涂料，这种涂料有良好的流变性并且在10-20分钟内可以空气固化而不需要加热烘干，然而作为涂装设备油漆的一种，现有的自干漆通常会对环境带来危害，自干漆中的有机溶剂水蒸汽会刺激眼睛粘膜而使人流泪。若自干漆中的有机溶剂水与皮肤接触会溶解皮肤油脂而渗入组织，干扰生理机能、脱水，从而导致皮肤干裂而感染污物及细菌。

目前市场上使用的而且自干漆中含有大量的有机溶剂，有机溶剂的加入量大不利于环境保护和人体健康并且生产的自干漆中为防止变质加入了一定量的防腐剂，防腐剂的加入会一定程度上影响油漆的品质。

例如中国专利2016109891424中公开了一种水性汽车零部件专用自干漆，该自干漆具有很好的光泽，漆膜丰满，硬度高，具有很好的耐盐雾性；但是其配方中含有一定量的防腐剂，防腐剂的加入会在一定程度上影响油漆的稳定性，使油漆短时间内分层明显，影响使用。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种不含防腐剂但稳定性高，长期放置不易分层不易变质，并且生产成本低，硬度好，抗划伤性强，并且适合喷涂的快速自干型UV漆。

一种快速自干型喷涂UV漆，按重量份数计，包括如下组分：

优选地，一种快速自干型喷涂UV漆，按重量份数计，包括如下组分：

进一步优选地，上述一种快速自干型喷涂UV漆，按重量份数计，包括如下组分：

本发明提供的快速自干型喷涂UV漆中，还含有一定量的快干剂，所述快干剂为有机金属化合物。

本发明提供的快速自干型喷涂UV漆中，所述的助溶剂为无毒易挥发的醇类物质，可选自甲醇、乙醇、丙二醇和丙三醇中的一种或几种。

本发明提供的快速自干型喷涂UV漆中，所述的聚氨酯改性丙烯酸树脂采用具有结构式(I)结构的无规共聚物

其中，R为H取代的C1-C5烷基或未取代的C1-C5烷基，其中1≤x＜ 12，1≤y＜12，x+y≤12。

本发明提供的快速自干型喷涂UV漆中，所述的乳化剂可选自聚氧乙烯失水山梨醇单硬脂酸酯、聚氧乙烯油醇醚、聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇单棕榈酸酯和聚氧乙烯十八醇中的一种或几种。

本发明提供的快速自干型喷涂UV漆中，所述的消泡剂可选自乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚和聚二甲基硅氧烷中的一种或几种

本发明提供的快速自干型喷涂UV漆中，所述的成膜助剂可选自丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯、二丙二醇丁醚和二丙二醇甲醚中的一种或几种；

优选地，上述成膜助剂可选自二丙二醇丁醚和二丙二醇甲醚的混合物，其质量比为二丙二醇丁醚∶二丙二醇甲醚＝1∶2-3。

本发明提供的快速自干型喷涂UV漆中，所述的消光剂为聚甲基脲树脂和黑白炭按质量比2∶3配成的混合粉。

本发明提供的快速自干型喷涂UV漆中，所述的润湿剂可选自聚氧乙烯二油酸酯、四乙二醇单硬脂酸酯、四乙二醇单油酸酯、聚氧丙烯甘露醇二油酸酯、聚氧丙烯硬脂酸酯、失水山梨醇月桂酸酯、聚氧乙烯脂肪酸和聚氧乙烯氧丙烯油酸酯中的一种或几种；

优选地，上述润湿剂可选自聚氧乙烯二油酸酯、聚氧丙烯甘露醇二油酸酯、聚氧丙烯硬脂酸酯、聚氧乙烯脂肪酸和聚氧乙烯氧丙烯油酸酯中的一种或几种；

本发明提供的快速自干型喷涂UV漆中，所述的分散剂可选自油酸钠、羧酸盐、硫酸酯盐、磺酸盐、烷基季铵盐、氨基丙胺二油酸酯、季胺盐、脂肪酸环氧乙烷的加成物、聚乙二醇型多元醇、聚乙烯亚胺衍生物、油氨基油酸酯、多已内配多元醇-多乙烯亚胺嵌段共聚物和多已内酯与三乙烯四胺的反应物中的一种或几种；

优选地，上述分散剂可选自烷基季铵盐、氨基丙胺二油酸酯、季胺盐、脂肪酸环氧乙烷的加成物、聚乙二醇型多元醇、聚乙烯亚胺衍生物、多已内配多元醇-多乙烯亚胺嵌段共聚物和多已内酯与三乙烯四胺的反应物中的一种或几种；

进一步优选地，上述分散剂可选自脂肪酸环氧乙烷的加成物、聚乙二醇型多元醇、聚乙烯亚胺衍生物、多已内配多元醇-多乙烯亚胺嵌段共聚物和多已内酯与三乙烯四胺的反应物中的一种或几种；

本发明提供的快速自干型喷涂UV漆中，所述的增稠剂可选自硅藻土、分子筛、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧化乙烯、卡波树脂、聚丙烯酸、凹凸棒石土、聚丙烯酸钠、硅凝胶、聚丙烯酸酯共聚乳液、顺丁橡胶、丁苯橡胶、聚氨酯、改性聚脲、低分子聚乙烯蜡、海藻酸钠、干酪素、瓜尔胶和甲壳胺中的一种或几种；

优选地，所述的增稠剂可选自硅藻土、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧化乙烯、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、顺丁橡胶、丁苯橡胶、聚氨酯和海藻酸钠中的一种或几种。

本发明提供的快速自干型喷涂UV漆中，所述的颜色填料可选自金红石型钛白粉、陶瓷微球、立德粉、氧化锌或云母粉中的一种。

本发明提供的快速自干型喷涂UV漆中，所述光引发剂采用水性化光引发剂可选自二苯酮衍生物、硫杂蒽酮衍生物、烷基芳酮衍生物和苯偶酰衍生物中的一种或几种；

优选地，上述水性化光引发剂可选自二苯甲酮、2，4-二羟基二苯甲酮、米蚩酮、硫代丙氧基硫杂蒽酮、异丙基硫杂蒽酮、α，α-二乙氧基苯乙酮、α-羟烷基苯酮、α-胺烷基苯酮、二苯基乙酮和α，α-二甲氧基-α-苯基苯乙酮中的一种或几种；

进一步优选地，上述水性化光引发剂可选自二苯甲酮、异丙基硫杂蒽酮、α-羟烷基苯酮和二苯基乙酮的混合物；

本发明提供的快速自干型喷涂UV漆中，所述的促进剂可选自三乙烯二胺、二硫化四甲基秋兰姆、二月桂酸二丁基锡，辛酸亚锡、N，N-二甲基苯胺和N， N-二乙基苯胺中的一种或几种；

优选地，上述促进剂可选自二硫化四甲基秋兰姆、二月桂酸二丁基锡和N， N-二甲基苯胺中的一种或几种；

本发明在生产过程中发现控制水性化光引发剂的用量和质量比可以提高涂料的硬度和抗划伤性，即二苯甲酮∶异丙基硫杂蒽酮∶α-羟烷基苯酮∶二苯基乙酮＝2∶1∶1∶2，并控制光引发剂与促进剂的质量比为5∶2，可以使涂料在加入很少量光引发剂的条件下使硬度和稳定性提高，从而既降低了环境污染的隐患，又可以降低生产成本从而既降低了环境污染的隐患，又可以降低生产成本。

本发明还涉及上述快速自干型喷涂UV漆的制备方法，包括以下步骤：

1)将配方用量聚氨酯改性丙烯酸树脂乳液、水和助溶剂依次投入反应釜中，低速搅拌均匀；

2)将配方用量的乳化剂、消光剂、增稠剂和成膜助剂混合均匀后在搅拌的状态下加入到反应釜中，升温搅拌；

3)向反应釜中依次加入配方用量的光引发剂、促进剂和润湿剂混合升温搅拌均匀；

4)再向反应釜中加入配方用量的消泡剂和分散剂，搅拌使混合均匀，保温 30min，搅拌均匀后降温至室温，即得所述快速自干型喷涂UV漆。

上述步骤1)中搅拌速度为400-500r/min，搅拌时间为30-40min；

上述步骤2)中搅拌速度为400-500r/min，升温至50℃停止升温；

上述步骤3)中搅拌速度为600-800r/min，升温至60-70℃停止升温；

上述步骤4)中搅拌速度为900-1200r/min，搅拌时间为30-40min，控制温度为60-70℃。

本发明与现有技术具有以下有益效果：

(1)本发明提供的快速自干型喷涂UV漆使用的引发剂为水性光引发剂，通过调节光引发的种类和含量，可以使该UV漆在加入很少量光引发剂的条件下使硬度提高，从而既降低了环境污染的隐患，又可以降低生产成本；

(2)本发明提供的快速自干型喷涂UV漆加入了一定量的促进剂，可以加快漆膜干燥的速度，即达到快速成膜的效果，并且本发明使用的有机溶剂含量少，环保性更高。

(3)本发明生产的快速自干型喷涂UV漆在未加防腐剂的条件下，仍然有很好的稳定性，长期放置不分层不变质，适合大批量生产；

具体实施方案

实施例1一种快速自干型喷涂UV漆

组分：按重量份数计

制备方法：包括以下步骤：

1)将配方用量聚氨酯改性丙烯酸树脂乳液、去离子水和乙醇依次投入反应釜中，以400r/min的速度搅拌30min，搅拌均匀；

2)将配方用量的聚氧乙烯失水山梨醇单硬脂酸酯、聚甲基脲树脂、黑白炭硅藻土和丙二醇丁醚混合均匀后在搅拌的状态下加入到反应釜中，以400 r/min的速度升温至50℃，搅拌；

3)向反应釜中依次加入配方用量的二苯甲酮、二硫化四甲基秋兰姆和聚氧乙烯二油酸酯混合以600r/min升温至60℃，搅拌均匀；

4)再向反应釜中加入配方用量的乳化硅油和油酸钠以及剩余其他成分以 900r/min的速度搅拌30min使混合均匀，60℃条件下保温30min，搅拌均匀后降温至室温，即得所述快速自干型喷涂UV漆。

实施例2一种快速自干型喷涂UV漆

组分：按重量份数计

制备方法：除组分不同外，其他步骤与方法与实施例1相同。

实施例3一种快速自干型喷涂UV漆

组分：按重量份数计

制备方法：除组分不同外，其他步骤与方法与实施例1相同。

实施例4一种快速自干型喷涂UV漆

组分：按重量份数计

制备方法：除组分不同外，其他步骤与方法与实施例1相同。

实施例5一种快速自干型喷涂UV漆

组分：按重量份数计

制备方法：除组分不同外，其他步骤与方法与实施例1相同。

实施例6一种快速自干型喷涂UV漆

组分：按重量份数计

制备方法：除组分不同外，其他步骤与方法与实施例1相同。

实施例7一种快速自干型喷涂UV漆

组分：按重量份数计

制备方法：除组分不同外，其他步骤与方法与实施例1相同。

实施例8一种快速自干型喷涂UV漆

组分：按重量份数计

制备方法：除组分不同外，其他步骤与方法与实施例1相同。

实施例9一种快速自干型喷涂UV漆

组分：按重量份数计

制备方法：除组分不同外，其他步骤与方法与实施例1相同。

对比例1一种水性涂料

组分基本同实施例9，与实施例9的区别为二丙二醇丁醚和二丙二醇甲醚的质量比为1∶5。制备方法同实施例9。

对比例2一种水性涂料

组分基本同实施例9，与实施例9的区别为二丙二醇丁醚和二丙二醇甲醚的质量比为5∶1。制备方法同实施例9。

对比例3一种水性涂料

组分基本同实施例9，与实施例9的区别为二苯甲酮∶异丙基硫杂蒽酮∶α-羟烷基苯酮∶二苯基乙酮＝5∶2∶1∶5。制备方法同实施例9。

对比例4一种水性涂料

组分基本同实施例9，与实施例9的区别为不含二苯甲酮、异丙基硫杂蒽酮、α-羟烷基苯酮和二苯基乙酮。制备方法同实施例9。

对比例5一种水性涂料

组分基本同实施例9，与实施例9的区别为不含二硫化四甲基秋兰姆。

制备方法同实施例9。

对比例6一种水性涂料

组分基本同实施例9，与实施例9的区别为不合二苯甲酮、异丙基硫杂蒽酮、α-羟烷基苯酮和二苯基乙酮和二硫化四甲基秋兰姆。制备方法同实施例9。

性能测试

表1涂料的物理性质及测试方法

表2实施例1-5各涂料的性能测试结果

表3实施例6-9各涂料的性能测试结果

表4对比例1-5各涂料的性能测试结果

由上述表格数据可以看出，使用本发明提供的原料(实施例9)，控制引发剂的种类和质量得到耐热性高，可使得到的涂料具有很好的硬度、耐候性、抗酸碱能力，并且将该涂料在沸水中浸泡2小时后常温搁置24小时涂膜不失光，不气泡，不剥落，具有很好的耐蒸汽性。通过对比例(1、2)实验数据可以得出调节成膜助剂的种类及质量比可以使涂料的硬度、抗冲击能力降低，干燥时间增长，通过对比例3实验数据可以得出调节原料中引发剂的质量比使其不在本发明优选范围内可以使得到的涂料耐候性、耐蒸汽性、耐冲击性、耐溶剂性和耐酸碱性等大幅度降低，出现了一定程度的剥离起泡现象；对比例4、5 成分中分别没有加入引发剂和促进剂在一定程度上影响了涂料的附着力、耐溶剂性、耐污染性、耐酸碱性等性能；对比例成分6中没有加入本发明提供的引发剂和促进剂意外地发现其严重影响了涂料的耐候性、耐热性、耐湿性和耐蒸汽性，所以本发明提供的水性涂料的成分，并控制其比例可以很好的提高水性涂料的性能，使其更适用于各种环境，减少涂料浪费引起的环境污染。

将制得的涂料放置两年，检测涂料是否有分层，是否有硬块，分层分为3 级，无分层为0级，轻微分层为1级，严重分层为2级，变质为3级

将本发明制备的涂料在容器状态下放至2年后，均无分层现象，并且没有出现硬块，搅拌后均呈均匀状态(实施例1-9)，而改变本发明公开的优选范围(对比例1-3)，涂料放置2年均不同程度的出现分层、结块状态，但是搅拌后仍能正常使用；对比例4中未加引发剂，对比例5中未加促进剂，对比例 6中既无引发剂又无促进剂，根据对比例4-6的配方制成涂料在容器状态下放至2年后，涂料严重分层结块，搅拌后无法正常使用，造成大量浪费，污染了环境。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种快速自干型喷涂UV漆，其特征在于：按重量份数计，包括如下组分：

2.根据权利要求1所述的快速自干型喷涂UV漆，其特征在于：上述快速自干型喷涂UV漆还含有快干剂，所述快干剂为有机金属化合物。

3.根据权利要求1所述的快速自干型喷涂UV漆，其特征在于：所述的助溶剂为甲醇、乙醇、丙二醇和丙三醇中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的快速自干型喷涂UV漆，其特征在于：所述的乳化剂可选自聚氧乙烯失水山梨醇单硬脂酸酯、聚氧乙烯油醇醚、聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇单棕榈酸酯和聚氧乙烯十八醇中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的快速自干型喷涂UV漆，其特征在于：所述的消泡剂可选自乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚和聚二甲基硅氧烷中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的快速自干型喷涂UV漆，其特征在于：所述成膜助剂为二丙二醇丁醚和二丙二醇甲醚的混合物，其质量比为二丙二醇丁醚∶二丙二醇甲醚＝1∶2-3。

7.根据权利要求1所述的快速自干型喷涂UV漆，其特征在于：所述的润湿剂可选自聚氧乙烯二油酸酯、四乙二醇单硬脂酸酯、四乙二醇单油酸酯、聚氧丙烯甘露醇二油酸酯、聚氧丙烯硬脂酸酯、失水山梨醇月桂酸酯、聚氧乙烯脂肪酸和聚氧乙烯氧丙烯油酸酯中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的快速自干型喷涂UV漆，其特征在于：所述的分散剂可选自油酸钠、羧酸盐、硫酸酯盐、磺酸盐、烷基季铵盐、氨基丙胺二油酸酯、季胺盐、脂肪酸环氧乙烷的加成物、聚乙二醇型多元醇、聚乙烯亚胺衍生物、油氨基油酸酯、多已内配多元醇-多乙烯亚胺嵌段共聚物和多已内酯与三乙烯四胺的反应物中的一种或几种。

9.根据权利要求1所述的快速自干型喷涂UV漆，其特征在于：所述光引发剂的质量比为二苯甲酮∶异丙基硫杂蒽酮∶α-羟烷基苯酮∶二苯基乙酮＝2∶1∶1∶2。

10.根据权利要求1所述的快速自干型喷涂UV漆，其特征在于：所述的引发剂与促进剂质量比为5∶2。