CN113265196B - 一种uv固化的超声波喷涂加硬液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于加硬液技术领域，具体涉及一种UV固化的超声波喷涂加硬液及其制备方法，加硬液包括如下质量百分比的各组分：有机无机杂化树脂25‑35%、高官能度聚氨酯丙烯酸酯10‑20%、活性单体3‑7%、光引发剂1‑3%、助剂0.1‑0.5%、溶剂余量。本发明的UV固化的超声波喷涂加硬液以有机无机杂化树脂和高官能度聚氨酯丙烯酸酯作为主体树脂，加硬液的黏度低，可用于微孔超声波雾化片持续雾化喷涂，产生均匀小粒径的液滴，喷涂获得的膜层硬度高，耐磨性好，非常适合手机背板的生产。
Description
技术领域
本发明属于加硬液技术领域，具体涉及一种UV固化的超声波喷涂加硬液及其制备方法。
背景技术
随着智能手机的普及，复合材料的手机背板作为手机的重要零件，是手机生产中不可缺少的一部分，对于有较高性能的手机，其背板必须进行相应的处理加工使用具有高硬度、高耐磨、耐酸碱性、高丰满度和光泽等特性。其通常是通过高压空气喷涂或快速度淋涂UV加硬液等工艺进行生产的，高压空气喷涂的特点是针对有边缘凸的工件，可以均匀无厚边的施工，其缺点是喷涂浪费加硬液量大，VOC排放量大，目前在手机行业基本已经很少使用。目前主流是淋涂，其优点可以有效的回收加硬液、利用率高、成本低、VOC的排放量低，但缺点是对平面基材可以良好施工，有凸凹效果的板面容易出现积油和厚边等不良的现象。
发明内容
为了解决上述问题，本发明公开了一种UV固化的超声波喷涂加硬液，该加硬液以有机无机杂化树脂和高官能度聚氨酯丙烯酸酯作为主体树脂，加硬液的黏度低，可用于超声波喷涂，喷涂获得的膜层硬度高，耐磨性好。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种UV固化的超声波喷涂加硬液，包括如下质量百分比的各组分：
作为优选，上述的有机无机杂化树脂的制备方法为：
(1)以质量百分含量计，在反应釜中加入25％的硅溶胶，搅拌升温至60℃，搅拌下滴入25％的3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，保温1h制得改性硅溶胶液体；
(2)在反应釜中加入10％的季戊四醇三丙烯酸酯、40％的高官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸酯，搅拌升温至60℃，搅拌下加入步骤(1)制得的改性硅溶胶液体，保温1h得到有机无机杂化树脂。
作为优选，上述步骤(1)中的搅拌速度为400r/min；所述步骤(2)中的搅拌速度为600r/min。
作为优选，上所述步骤(1)中所用的硅溶胶为ZS-30硅溶胶；所述步骤(2)中所用的高官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸酯为六官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸酯。
作为优选，上述高官能度聚氨酯丙烯酸酯为9-15官能度的脂肪族聚氨脂丙烯酸酯。
作为优选，上述活性单体的官能度大于二。
作为优选，上述活性单体为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)，季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)，季戊四醇三、四丙烯酸酯(PET3A)和二季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA)中的一种或几种；所述光引发剂为裂解型光引发剂、夺氢型光引发剂或酰基膦氧化物中的一种或几种；所述助剂为丙烯酸酯、聚酯改性有机硅氧烷、聚醚改性有机硅氧烷中的一种或几种。
作为优选，上述溶剂的沸点为100-140℃。
作为优选，上述溶剂为乙酸乙酯(EAC)、异丁酸异丁酯(IBIB)、异丙醇(IPA)、异丁醇(IBA)、乙酸丁酯(BAC)、丙二醇甲醚醋酸酯(PMA)、丙二醇甲醚(PM)中的一种或几种。
一种UV固化的超声波喷涂加硬液的制备方法，包括如下步骤：在使用黄光灯、完全隔绝紫外光的环境下，将活性单体、光引发剂、溶剂混合，在200r/min的速度下搅拌至溶解，溶解后依次加有机无机杂化树脂、高官能度聚氨酯丙烯酸酯和助剂，然后在800r/min的速度下搅拌20min至完全溶解，制得UV固化的超声波喷涂加硬液。
本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明的UV固化的超声波喷涂加硬液以有机无机杂化树脂和高官能度聚氨酯丙烯酸酯作为主体树脂，加硬液的黏度低，可用于微孔超声波雾化片持续雾化喷涂，产生均匀小粒径的液滴，喷涂获得的膜层硬度高，耐磨性好，非常适合手机背板的生产；
(2)本发明的加硬液可用于超声波喷涂，超声波喷涂是利用微孔超声波雾化片通过高频震荡把将液体雾化为20-80μm粒径的小液体，因为雾化颗粒细微，颗粒表面活性较高，小液滴颗粒可以很好的吸附着于喷涂物表面，因为是无气喷涂，涂料不会产生反弹和飞溅的损失，可以有效的保证喷涂均匀不产生积油和厚边，同时可以回收利用，降低VOC的排放，高效环保；
(3)本发明的助剂选自丙烯酸酯、聚酯改性有机硅氧烷、聚醚改性有机硅氧烷，这些助剂在改善有机无机杂化树脂相容性的同时不会过多影响有机无机杂化树脂本身的性能，与一般的助剂相比，采用本发明的助剂所获得的涂膜具有更优的耐磨性；
(4)本发明中溶剂的沸点为100-140℃，可以确保加硬液的干燥速度适中，不会因干燥速度过快而堵塞超声波喷涂设备，也不会因沸点过高，无挥发梯度，喷涂后漆膜产生积边，严重影响美观。
具体实施方式
现在结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
有机无机杂化树脂采用的是自制树脂，牌号为WS-870；制备有机无机杂化树脂的步骤(1)中使用的硅溶胶为浙江宇达化工有限公司的ZS-30硅溶胶，制备有机无机杂化树脂的步骤(2)中使用的高官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸酯为长兴化学的6145-100；高官能度聚氨酯丙烯酸酯采用的是中山杰事达的UA-1730、江西坤隆的HM-5015、叁漆化工的L-6902中的一种或几种。
有机无机杂化树脂的制备：
(1)在反应釜中加入25kg的ZS-30硅溶胶，搅拌升温至60℃，在400r/min的搅拌速度下滴入25kg的3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，保温1h制得改性硅溶胶液体；
(2)在反应釜中加入10kg的季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)、40kg的6145-100，搅拌升温至60℃，在600r/min的搅拌速度下加入步骤(1)制得的改性硅溶胶液体，保温1h得到有机无机杂化树脂。
加硬液的制备方法为：在使用黄光灯、完全隔绝紫外光的环境下，将活性单体、光引发剂、溶剂混合，在200r/min的速度下搅拌至溶解，溶解后依次加有机无机杂化树脂、高官能度聚氨酯丙烯酸酯和助剂，然后在800r/min的速度下搅拌20min至完全溶解，制得UV固化的超声波喷涂加硬液。
实施例1-7和对比例1-5制备加硬液的各组分用量见表1。
表1
加硬液的施工条件为：基材料前处理(酒精擦拭除油，静电除尘)→超声波喷涂(膜厚为5-10μm)→红外流平(50℃，流平3-5min)→UV固化(固化能量为500mJ/cm2-800mJ/cm2)→工件下线。
对实施例1-7和对比例1-5所制备的加硬液经超声波喷涂获得的涂层进行性能测试，测试结果见表2。
表2
耐冷热循环的具体试验方法为：室温→-40℃±2℃保持4H→室温1H→80℃±2℃(RH 80±5％)保持4H→室温，此为一个循环，共测试6个循环。
对比例3中溶剂的沸点过低，在连续施工的情况下会造成喷涂过程中因为溶剂挥发过快，在喷头喷出的粘度慢慢增大，长时间施工后无法进行有效的连续喷涂。
对比例4中溶剂的沸点过高，无挥发梯度，喷涂后漆膜产生积边，严重影响美观。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (7)
1.一种UV固化的超声波喷涂加硬液，其特征在于：包括如下质量百分比的各组分：
有机无机杂化树脂 25-35%
高官能度聚氨酯丙烯酸酯 10-20%
活性单体 3-7%
光引发剂 1-3%
助剂 0.1-0.5%
溶剂 余量；
所述溶剂为乙酸乙酯、异丁酸异丁酯、异丙醇、异丁醇、乙酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇甲醚中的一种或几种；
溶剂组分的沸点为100-140℃；
所述的有机无机杂化树脂的制备方法为：
（1）以质量百分含量计，在反应釜中加入25%的硅溶胶，搅拌升温至60℃，搅拌下滴入25%的 3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷，保温1h制得改性硅溶胶液体；
（2）在反应釜中加入10%的季戊四醇三丙烯酸酯、40%的高官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸酯，搅拌升温至60℃，搅拌下加入步骤（1）制得的改性硅溶胶液体，保温1h得到有机无机杂化树脂。
2.如权利要求1所述的UV固化的超声波喷涂加硬液，其特征在于：所述步骤（1）中的搅拌速度为400 r/min；所述步骤（2）中的搅拌速度为600 r/min。
3.如权利要求1所述的UV固化的超声波喷涂加硬液，其特征在于：所述步骤（1）中所用的硅溶胶为ZS-30硅溶胶；所述步骤（2）中所用的高官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸酯为六官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸酯。
4.如权利要求1所述的UV固化的超声波喷涂加硬液，其特征在于：所述高官能度聚氨酯丙烯酸酯为9-15官能度的脂肪族聚氨脂丙烯酸酯。
5.如权利要求1所述的UV固化的超声波喷涂加硬液，其特征在于：所述活性单体的官能度大于二。
6.如权利要求1所述的UV固化的超声波喷涂加硬液，其特征在于：所述活性单体为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，季戊四醇三丙烯酸酯，季戊四醇三、四丙烯酸酯和二季戊四醇六丙烯酸酯中的一种或几种；所述光引发剂为裂解型光引发剂、夺氢型光引发剂或酰基膦氧化物中的一种或几种；所述助剂为丙烯酸酯、聚酯改性有机硅氧烷、聚醚改性有机硅氧烷中的一种或几种。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的UV固化的超声波喷涂加硬液的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：在使用黄光灯、完全隔绝紫外光的环境下，将活性单体、光引发剂、溶剂混合，在200 r/min的速度下搅拌至溶解，溶解后依次加有机无机杂化树脂、高官能度聚氨酯丙烯酸酯和助剂，然后在800 r/min的速度下搅拌20 min至完全溶解，制得UV固化的超声波喷涂加硬液。
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