CN115746676A - 一种uv面漆及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种UV面漆及其制备方法和应用，该UV面漆包括以下重量份的制备原料：脂肪族聚氨酯丙烯酸酯5～15份；脂肪酸改性环氧丙烯酸酯30～45份；单体15～30份；光引发剂5～10份；改性纳米纤维素液1～3份；其中，单体包括三羟甲基丙烷三丙酸酯和丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯；光引发剂包括2,4,6‑三甲基苯甲酰基‑二苯、苯基双(2,4,6‑三甲基苯甲酰基)氧化膦和苯甲酰甲酸甲酯；脂肪族聚氨酯丙烯酸酯的官能度为6。该UV面漆硬度适中，具有良好的施工宽容性，且附着力强，耐黄性能优良，光泽达到100度以上。
Description
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，尤其是涉及一种UV面漆及其制备方法和应用。
背景技术
随着人们对环保意识的提高，环保施工成为人们在涂装时关注的第一要求，市面上的涂装材料主要为常规的PU漆转水性(油转水)和UV固化涂料(油转油)两种。其中，UV光固化是光引发化学反应引起的结果，相比于其他涂装方法，光固化具有诸多优势：(1)固化效率高：紫外光照几秒至几十秒即可完成涂膜的固化过程；(2)健康环保：使用活性稀释剂代替有机溶剂，所有组分聚合形成涂膜；(3)便宜便捷：室温即可发生固化反应，避免了高温烘烤固化过程，且无需其它仪器或能源；(4)用途广泛：光固化涂料可用作木器漆、金属表面漆、塑料表面漆、纸张表面漆等，有效降低高温烘烤对不耐热基材的损坏。因此，UV固化涂料是一种高效、经济的绿色工业涂料。
但UV固化涂料也存在诸多不足：如，固化过程会引起涂膜收缩并降低涂膜对基材的附着力；另外，UV光固化涂料都需要光引发剂来促进低聚物的交联固化。光引发裂解形成小分子，引发低聚物聚合成膜，未反应的小分子对漆膜黄变产生影响，致使家具等采用常规UV光固化涂料进行涂装后，漆膜黄变不耐候，严重影响使用性。
因此，有必要提供一种具有良好附着力、耐黄变性能和耐候性的UV固化涂料，以满足家具涂装市场的需要。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种UV面漆及其制备方法和应用，本发明制备得到的UV面漆硬度较高，具有良好的施工宽容性，且附着力强，耐黄性能优良，光泽达到99～102度。
本发明的第一方面，提供一种UV面漆，包括以下重量份的制备原料：
脂肪族聚氨酯丙烯酸酯5～15份；
脂肪酸改性环氧丙烯酸酯30～45份；
单体15～30份；
光引发剂5～10份；
改性纳米纤维素液1～3份；
所述单体包括三羟甲基丙烷三丙酸酯和丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯；
所述光引发剂包括2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯，苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦和苯甲酰甲酸甲酯；
所述脂肪族聚氨酯丙烯酸酯的官能度为6。
环氧丙烯酸酯经脂肪酸改性后，光泽度增加且耐候性增强，进一步与脂肪族聚氨酯丙烯酸酯搭配有利于改善漆膜的耐黄变性能；另外，脂肪族聚氨酯丙烯酸酯与脂肪酸改性环氧丙烯酸酯中软体的高分子链结构和改性纳米纤维素的硬体结构协同形成交叉网状，进一步增强漆膜的硬度。2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯，苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦，苯甲酰甲酸甲酯三种光引发剂发挥深层固化和表层干燥的作用，可以使油漆整体干燥效果，附着力达到最优。三羟甲基丙烷三丙酸酯和丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯两种单体之间互相配合，在油漆中开稀能力强，显著提高了漆膜的饱满平整度。
根据本发明的一些实施例，所述脂肪族聚氨酯丙烯酸酯为环烷烃脂肪族聚氨酯树脂。
根据本发明的一些实施例，所述脂肪族聚氨酯丙烯酸酯的分子量为1000～2000g/mol。
为使漆膜兼具较好的柔韧性以及刚性，适宜的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯分子量范围为1000～2000g/mol，分子量过小则过大均会导致漆膜的综合性能变差。
根据本发明的一些实施例，所述脂肪酸改性环氧丙烯酸酯为双酚A改性环氧丙烯酸酯。
根据本发明的一些实施例，所述脂肪酸改性环氧丙烯酸酯的官能度为2。
根据本发明的一些实施例，三羟甲基丙烷三丙酸酯与丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯的质量比为1：1～1.5。
根据本发明的一些实施例，2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯，苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦与苯甲酰甲酸甲酯的质量比为1～2：1：5～15。
根据本发明的一些优选的实施例，2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯，苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦与苯甲酰甲酸甲酯的质量比为1～2：1：5～10。
根据本发明的一些实施例，所述改性纳米纤维素液为硅烷偶联剂改性纳米纤维素液。
根据本发明的一些实施例，所述改性纳米纤维素液的固含量为10％～20％。
根据本发明的一些实施例，所述改性纳米纤维素液的制备原料包括硅烷偶联剂、纳米纤维素和水。
根据本发明的一些实施例，所述硅烷偶联剂与所述纳米纤维素的质量比为1：1～3。
根据本发明的一些实施例，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
根据本发明的一些实施例，所述纳米纤维素包括秸秆类纳米纤维素、木材类纳米纤维素、竹材类纳米纤维素、麻类纳米纤维素中的至少一种。
根据本发明的一些实施例，所述改性纳米纤维素液可通过本领域常规方法制备得到，如，按原料配比，将硅烷偶联剂、纳米纤维素与水混合，即得。
根据本发明的一些实施例，所述制备原料还包括分散剂、消泡剂、防沉剂、流平剂中的至少一种。
根据本发明的一些实施例，所述防沉剂的重量份数为20～30份。
根据本发明的一些优选的实施例，所述防沉剂的重量份数为20～25份。
根据本发明的一些实施例，所述防沉剂包括气相二氧化硅和二氧化钛。
根据本发明的一些实施例，所述二氧化钛为金红石型钛白粉。
根据本发明的一些实施例，所述气相二氧化硅和二氧化钛的质量比为1：60～90。
根据本发明的一些优选的实施例，所述气相二氧化硅和二氧化钛的质量比为1：60～80。
其中，二氧化钛有利于提高UV面漆的白度，气相二氧化硅发挥防沉作用。
根据本发明的一些实施例，所述分散剂的重量份数为0.5～2份。
根据本发明的一些实施例，所述分散剂为BYK110。
BYK110分散剂可用于溶剂型、无溶剂涂料和印刷油墨的润湿分散剂，对无机颜料特别是二氧化钛具有良好的稳定作用，有利于降低面漆的粘度。
根据本发明的一些实施例，所述消泡剂的重量份数为0.1～0.5份。
根据本发明的一些实施例，所述消泡剂为TEGO920。
TEGO920消泡剂对底漆的湿润效果优良，有利于促进面漆表面的接合力。
根据本发明的一些实施例，所述流平剂的重量份数为0.5～2份。
根据本发明的一些实施例，所述UV面漆包括以下重量份的制备原料：
脂肪族聚氨酯丙烯酸酯5～15份；
脂肪酸改性环氧丙烯酸酯30～45份；
单体15～30份；
光引发剂5～10份；
改性纳米纤维素液1～3份；
分散剂0.5～2份；
消泡剂0.1～0.5份；
防沉剂20～30份；
流平剂0.5～2份。
本发明的第二方面，提供上述UV面漆的制备方法，包括以下步骤：
S1、将脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、脂肪酸改性环氧丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙酸酯、改性纳米纤维素液混合；
S2、再加入2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦，混合；
S3、再加入苯甲酰甲酸甲酯、丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯，混合。
根据本发明的一些实施例，所述步骤S1中，所述混合的方式为以400～800r/min的转速分散；
进一步地，所述分散的时间为2～10min。
根据本发明的一些实施例，所述步骤S2中，所述混合的方式为以1200～1600r/min的转速分散；
进一步地，所述分散的时间为40～60min。
根据本发明的一些实施例，所述步骤S3中，所述混合的方式为以800～1200r/min的转速分散；
进一步地，所述分散的时间为10～20min。
根据本发明的一些实施例，若所述面漆的制备原料还包括所述分散剂，则在所述步骤S1的分散步骤中加入所述分散剂。
根据本发明的一些实施例，若所述面漆的制备原料还包括所述消泡剂，则在所述步骤S1的分散步骤中加入所述消泡剂。
根据本发明的一些实施例，若所述面漆的制备原料还包括所述防沉剂，则在所述步骤S2的分散步骤中加入所述防沉剂。
根据本发明的一些实施例，若所述面漆的制备原料还包括所述流平剂，则在所述步骤S3的分散步骤中加入所述流平剂。
本发明的第三方面，提供上述UV面漆在家具表面涂装中的应用。
根据本发明的一些实施例，所述UV面漆的干燥能量为400jm/m2～600jm/m2。
根据本发明的一些实施例，所述UV面漆的涂布量为50-60g/m2。
有益效果：
本发明制得的UV面漆的粘度为1200-1600mpa.s，光泽为100±2度，漆膜表面平整；且分散细度优良，硬度较大，具有良好的施工宽容性，另外，本发明的UV面漆具有良好的附着力，耐黄变性能和贮存稳定性强。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
本发明中的词语“优选的”、“优选地”、“更优选的”等是指，在某些情况下可提供某些有益效果的本发明实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。此外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用，也并非旨在将其他实施方案排除在本发明的范围之外。
当本文中公开一个数值范围时，上述范围视为连续，且包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值。进一步地，当范围是指整数时，包括该范围的最小值与最大值之间的每一个整数。此外，当提供多个范围描述特征或特性时，可以合并该范围。换言之，除非另有指明，否则本文中所公开之所有范围应理解为包括其中所归入的任何及所有的子范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明所用改性纳米纤维素液的制备方法如下：
取0.5g硅烷偶联剂KH550和1g的秸秆类纳米纤维素，加入到10mL蒸馏水中，超声1h，超声的功率为1000W，即得到改性纳米纤维素液。
实施例1～4中其它所用试剂，如无特殊说明，均为市售，其中：
6145-100脂肪族聚氨酯丙烯酸酯购自长兴化学；
6100D-85脂肪酸改性环氧丙烯酸酯购自江门市恒光新材料有限公司；
BYK103分散剂购自德国毕克化学有限公司；
BYK110分散剂购自德国毕克化学有限公司；
TEGO920消泡剂购自迪高公司；
BYK358N流平剂购自德国毕克化学有限公司。
实施例
本发明实施例1～4提供了一种UV面漆，各制备原料及相应的重量分数见表1所示，并通过以下步骤制得：
(1)取干净的槽缸，投入脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、脂肪酸改性环氧丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙酸酯、改性纳米纤维素液、分散剂、消泡剂，混合搅拌，分散机以转速600r/min分散5分钟；
(2)再将2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、防沉剂投入槽缸，分散机转速1400r/min分散50分钟；
(3)再将苯甲酰甲酸甲酯、丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯、流平剂投入槽缸，分散机以转速1000r/min分散20分钟。
表1实施例1～4的配方设计(重量份)
对比例1
参照实施例4中的组分用量以及制备步骤，区别在于，脂肪族聚氨酯丙烯酸酯为长兴化学的DR-U240(二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸酯)。
对比例2
参照实施例4中的组分用量以及制备步骤，区别在于，改性环氧丙烯酸酯为胺基改性环氧丙烯酸酯。
对比例3
参照实施例4中的组分用量以及制备步骤，区别在于，改性环氧丙烯酸酯用普通环氧丙烯酸树脂替换。
对比例4
参照实施例4中的组分用量以及制备步骤，区别在于，光引发剂由“2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯0.7份、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦0.5份、苯甲酰甲酸甲酯5份”，替换为“2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯0.7份、1173光引发剂0.5份、苯甲酰甲酸甲酯5份”。
对比例5～9
参照实施例4中的制备步骤，各组分用量与实施例4不同，具体如表2所示。
表2对比例5～9的配方设计(重量份)
性能测试
对实施例1～4和对比例1～9制得的UV面漆的性能进行测试，具体如下：
用辊涂机涂布UV面漆于基材上，然后干燥，涂布量为50-60g/m2，干燥能量为400jm/㎡-600jm/m2。对所得漆膜进行性能检测。
性能测试项目及方法：
(1)粘度：按照GB/T 9751-1988进行，标准要求：1200-1600mpa.s/25℃；
(2)细度：按照GB/T 6753.1-2007进行，标准要求：25-35μm；
(3)硬度：按照HG/T 3655-2012进行；
(4)附着力：按照GB/T 9286-1998进行，标准要求：1-0级；
(5)耐黄性能：按照HG/T 3655-2012进行；
(6)光泽：按照HG/T 3655-2012进行，标准要求：100±5；
(7)贮存稳定性：按照HG/T 3655-2012中“5.4.4”进行，标准要求：无异常/50℃/7天。
实施例1～4制得的UV面漆的性能测试结果见表3，对比例1～9制得的UV面漆的性能测试结果见表4。
表3实施例1～4性能测试结果
表4对比例1～9性能测试结果
由表3的结果可知，实施例1～4的UV面漆中脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、改性环氧丙烯酸酯和改性纳米纤维素之间具有协同配合的作用，以及2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯，苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦和苯甲酰甲酸甲酯的搭配作为光引发剂有利于提高本发明UV面漆的附着力、硬度和耐黄变性能。
由表4的结果可知，对比例1～9制备得到的UV面漆的细度不符合要求，硬度、附着力、耐黄变性能或贮存稳定性不如实施例1～4所制得的UV面漆。
以上内容对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
Claims (10)
1.一种UV面漆，其特征在于，包括以下重量份的制备原料：
脂肪族聚氨酯丙烯酸酯5～15份；
脂肪酸改性环氧丙烯酸酯30～45份；
单体15～30份；
光引发剂5～10份；
改性纳米纤维素液1～3份；
所述单体包括三羟甲基丙烷三丙酸酯和丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯；
所述光引发剂包括2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯，苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦和苯甲酰甲酸甲酯；
所述脂肪族聚氨酯丙烯酸酯的官能度为6。
2.根据权利要求1所述的UV面漆，其特征在于，所述脂肪族聚氨酯丙烯酸酯的分子量为1000～2000g/mol。
3.根据权利要求1所述的UV面漆，其特征在于，所述脂肪酸改性环氧丙烯酸酯的官能度为2。
4.根据权利要求1所述的UV面漆，其特征在于，三羟甲基丙烷三丙酸酯与丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯的质量比为1：1～1.5；
和/或，2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯，苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦与苯甲酰甲酸甲酯的质量比为1～2：1：5～15。
5.根据权利要求1所述的UV面漆，其特征在于，所述改性纳米纤维素液为硅烷偶联剂改性纳米纤维素液。
6.根据权利要求1所述的UV面漆，其特征在于，所述制备原料还包括分散剂、消泡剂、防沉剂、流平剂中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的UV面漆，其特征在于，包括以下重量份的制备原料：
脂肪族聚氨酯丙烯酸酯5～15份；
脂肪酸改性环氧丙烯酸酯30～45份；
单体15～30份；
光引发剂5～10份；
改性纳米纤维素液1～3份；
分散剂0.5～2份；
消泡剂0.1～0.5份；
防沉剂20～30份；
流平剂0.5～2份。
8.如权利要求1～7中任一项所述UV面漆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、脂肪酸改性环氧丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙酸酯、改性纳米纤维素液混合；
S2、再加入2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦，混合；
S3、再加入苯甲酰甲酸甲酯、丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯，混合。
9.权利要求1～7中任一项所述UV面漆在家具表面涂装中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述UV面漆的干燥能量为400jm/m2～600jm/m2。
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