一種超耐鋼絲絨塗料及其使用方法與流程

2023-12-11 06:32:02 2

本發明涉及化工塗料技術領域，特別涉及一種超耐鋼絲絨塗料及其使用方法。

背景技術：

應用於建築行業、運輸行業、3c行業中的pc、pmma、pet等塑料材料，會要求具有一定的硬度、耐磨耗性能、耐水性能、抗汙性能等。一般通過塗料加硬覆膜處理，從而賦予特殊功能，達到應用要求。

能達到覆膜後具有良好的疏水、疏油、抗汙、耐磨、加硬的效果，至今的解決方案是在塗料中，通過添加氟助劑來實現。雖然在塗料中添加了氟助劑後，能夠賦予成膜後具有高水接觸角(100°-108°)，良好的耐磨性能(鋼絲絨耐磨擦測試次數50-200回合)，但是氟助劑的成本高，且與體系相容性差、穩定性差，並容易造成塗料配製或應用過程中各種限制，往往達不到最佳理想效果。

隨著科技發展以及人們的高質量追求，需要開發一種在塗料體系中穩定性佳，成本相對低，並能滿足對pc、pmma、pet等塑料材料覆膜後具有優異的疏水、疏油、抗汙、耐磨、加硬的效果的塗料。

技術實現要素：

為了克服現有技術的缺點與不足，本發明的首要目的在於提供一種具有優異超耐鋼絲絨的塗料，且該塗料同時具有改善的加硬、疏水、疏油、抗汙的效果。

本發明的另一目的是提供上述超耐鋼絲絨塗料的使用方法。

本發明是通過如下技術方案實現的：

一種超耐鋼絲絨塗料，按重量份計，包括如下組分：

其中，所述含聚氟矽氧烷嵌段的聚氨酯丙烯酸酯共聚物具有如式i所示的結構式：

或

其中，式i是由反應物a、b、c通過加成反應所得；

其中，r為源自反應物a的低聚氟矽氧烷，

r′為源自反應物b的二異氰酸酯，

r″為源自反應物c的烷基丙烯酸酯；

m的取值範圍為1-100，優選為10-50。

其中，所述反應物a具有如式ii所示的結構式：

其中，n的取值範圍為1-100，優選為5-50；

當m的取值範圍大於100，聚合度高，導致粘度大，操作難。

其中，所述反應物a具有如式ii所示的結構式：

其中，n的取值範圍為1-100，優選為5-50。

當n的取值範圍大於100，聚合度高，導致粘度大，操作難，且不利於反應。

其中，基於超耐鋼絲絨塗料的總重量，所述含聚氟矽氧烷嵌段的聚氨酯丙烯酸酯共聚物為20-50份，當所述含聚氟矽氧烷嵌段的聚氨酯丙烯酸酯共聚物的重量份過少，低於20重量份，無法達到預期的耐鋼絲絨性能；當所述含聚氟矽氧烷嵌段的聚氨酯丙烯酸酯共聚物的重量份過多，超過50重量份，耐鋼絲絨性能提升微弱。

其中，所述反應物a的粘度為0.005-100pa·s。所述粘度是採用博勒飛粘度計在25℃恆溫2小時以上後測試得到的。

其中，所述反應物b為二異氰酸酯，選自異佛爾酮二異氰酸酯ipdi、二苯基甲烷二異氰酸酯mdi、4,4'-二環己基甲烷二異氰酸酯hmdi、六亞甲基二異氰酸酯hdi、甲苯二異氰酸酯tdi中的一種或幾種。

其中，所述反應物c選自甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥丙酯、丙烯酸羥乙酯、乙氧化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯中的一種或幾種。

本發明還公開了一種上述含聚氟矽氧烷嵌段的聚氨酯丙烯酸酯共聚物的製備方法，包括如下步驟：

1)製備反應物a：將三氟丙基甲基環三矽氧烷通過酸催化，在50-90℃反應，抽低後得到反應物a；

2)製備nco基團封端的

或

嵌段前驅體：將反應物a在110-120℃下抽真空1-2小時後降至15-35℃，與反應物b在50-70℃下反應2-4小時，得到nco基團封端的

或

嵌段前驅體；

3)將反應物c在110-120℃下抽真空1-2小時後降至15-35℃，與nco基團封端的

或

嵌段前驅體在70-90℃下反應3-6小時，即得。

其中，步驟1)中，所述酸催化是指採用陽離子樹脂作為酸催化劑；所述抽低指將低沸點物料，通過負壓抽出。

其中，步驟2)中，所述反應物a與反應物b的摩爾比為1:1-2。

其中，步驟3)中，所述反應物c與nco基團封端的

或

嵌段前驅體的摩爾比為1-2:1。

其中，所述多官能團聚氨酯丙烯酸樹脂選自二至九官能團聚氨酯丙烯酸樹脂中的一種或幾種；可以列舉出但不限於沙多瑪的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯cn996、聚氨酯丙烯酸酯cn989、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯cn9010、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯cn9013中的一種或幾種。

其中，所述光引發劑可以列舉出但不限於irgacure184、irgacure819、lucirintpo、irgacure907、irgacure651中的一種或幾種；其中，所述流平劑可以列舉出但不限於byk-302、byk-346、byk-354、tegorad2100、tegorad2300中的一種或幾種；其中，所述溶劑可以列舉出但不限於異丙醇、正丁醇、乙二醇單丁醚、丙二醇甲醚、丁酮、甲基異丁基酮、醋酸乙酯、醋酸丁酯中的一種或幾種。通過溶劑選取及用量調整粘度，可適用於如噴塗、淋塗、浸塗或輥塗的不同塗布工藝。

上述超耐鋼絲絨塗料可以通過如下步驟製備得到：將上述各組分按照配比進行充分高速分散，並使用0.45μm濾芯過濾，即得。

其中，所述充分高速分散的設備為高速分散機，轉速為300-1500rpm，分散時間為30-120min。

本發明還公開了一種上述超耐鋼絲絨塗料的使用方法，包括如下步驟：

1)施工環境：溫度20-35℃，相對溼度20-50％r.h.；

2)塗布方式：噴塗、淋塗、浸塗、輥塗；

3)塗料粘度：噴塗，巖田2#杯7-10s；淋塗，品氏粘度計3-10mpa·s；浸塗，品氏粘度計3-10mpa·s；輥塗，品氏粘度計3-10mpa·s；

4)基材處理：pc、pmma、pet或複合塑料基材，用乙醇或異丙醇清潔去除汙染物，並靜電除塵；

5)流平時間：室溫1-5min；

6)預熱：50-80℃，2-5min；

7)紫外光固化：fusionh燈，固化能量200-2000mj/cm2；

8)固化後膜厚：3-20μm。

本發明與現有技術相比，具有如下有益效果：

本發明通過添加特定含量的特定結構的含聚氟矽氧烷嵌段的聚氨酯丙烯酸酯共聚物，能夠使最終製備得到的超耐鋼絲絨塗料獲得難以預料的性能改善，包括改善的加硬、疏水、疏油和抗汙性能，和改善的耐鋼絲絨性能；特別是將該超耐鋼絲絨塗料應用成膜後，在應用過程中能夠顯著提高其耐鋼絲絨性能，並遠超出市面上耐鋼絲絨性能標準。

具體實施方式

下面通過具體實施方式來進一步說明本發明，以下實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式並不受下述實施例的限制。

現對實施例及對比例所用的原材料做如下說明，但不限於這些材料：

多官能團聚氨酯丙烯酸樹脂：脂肪族聚氨酯丙烯酸酯cn9013，沙多瑪；

脂肪族聚氨酯丙烯酸酯cn996，沙多瑪；

脂肪族聚氨酯丙烯酸酯cn9010，沙多瑪；

聚氨酯丙烯酸酯cn989，沙多瑪；

光引發劑：irgacure184，汽巴；

irgacure651，汽巴；

lucirintpo，巴斯夫；

irgacure907，汽巴；

irgacure819，汽巴；

流平劑：byk-346，畢克；

tegorad2300，迪高；

byk-354，畢克；

byk-302，畢克；

tegorad2100，迪高；

溶劑：異丙醇，正丁醇、丙二醇甲醚、醋酸乙酯、丁酮均為市購。

各性能的測試標準或方法：

粘度：採用博勒飛粘度計在25℃恆溫2小時以上後測試得到的；

外觀：目測；

鉛筆硬度：astmd3363；

附著力：劃格法，三菱鉛筆，750g，astmd3002、d3359；

透光率及霧度：astmd1003；

水接觸角：astmd5964；

耐沸水煮性能：沸騰的蒸餾水中煮4hrs後，測試附著力；

耐鋼絲絨性能：線性磨耗儀，鋼絲絨為美國homax#0000，壓力1000g/cm2，行程3.3cm，速度40cycles/min，磨耗一定次數(每隔200cycle觀察一次)使用放大鏡觀察表面外觀是否有劃痕。

實施例1-6及對比例1-2：超耐鋼絲絨塗料的製備

將含聚氟矽氧烷嵌段的聚氨酯丙烯酸酯共聚物、多官能團聚氨酯丙烯酸樹脂、光引發劑、流平劑、溶劑按照表1的配比進行充分高速分散，並使用0.45μm濾芯過濾，即得超耐鋼絲絨塗料；其中所述含聚氟矽氧烷嵌段的聚氨酯丙烯酸酯共聚物具有如式i所示的結構式：

或

其中，式i是由反應物a、b、c通過加成反應所得；

其中，r為源自反應物a的低聚氟矽氧烷，

r′為源自反應物b的二異氰酸酯，

r″為源自反應物c的烷基丙烯酸酯。

對比例3：中國專利cn103333603b中的實施例1：

用於imf的uv光固化塗料的製備：

(1)將15g脂肪族聚氨酯丙烯酸酯(cytec-eb9260)、4g納米粒子接枝改性的聚醚丙烯酸酯(basf-po9026)、4g超支化聚酯丙烯酸酯(eternal-6361-100)和70g有機溶劑(35g乙酸乙酯和35g甲基異丁基酮)混合均勻，得到樹脂混合物；

(2)向步驟(1)得到的混合物中加入5g活性稀釋劑(eternal-em70)、0.1g流平劑(byk-uv3500)、1g二氧化矽分散體(nanobyk-3650)和1g光引發劑(darocurmbf)，攪拌、過濾，得到用於imf的uv光固化塗料。

對比例4：中國專利cn103333603b中的實施例2：

用於imf的uv光固化塗料的製備：

(1)將30g脂肪族聚氨酯丙烯酸酯(eternal-6130b-80)、2g納米粒子接枝改性的聚醚丙烯酸酯(basf-po9026)、5g超支化聚酯丙烯酸酯(sartomer-cn2302)和50g有機溶劑(34g乙酸乙酯和16g環己酮)混合均勻，得到樹脂混合物；

(2)向步驟(1)得到的混合物中加入10g活性稀釋劑(eternal-em90)、0.5g流平劑(byk-uv3530)、0.5g氧化鋁分散體(nanobyk-3610)和2g光引發劑(darocur1173)，攪拌、過濾，得到用於imf的uv光固化塗料。

將實施例1-6及對比例1-2製備得到的超耐鋼絲絨塗料或對比例3和4得到的用於imf的uv光固化塗料通過如下步驟進行使用：

1)施工環境：溫度20-35℃，相對溼度20-50％r.h.；

2)塗布方式：淋塗；

3)塗料粘度：淋塗，品氏粘度計3-10mpa·s；

4)基材處理：1.0mmpc與pmma複合板，用乙醇清潔去除汙染物，並靜電除塵；

5)流平時間：室溫1-5min；

6)預熱：50-80℃，2-5min；

7)紫外光固化：fusionh燈，固化能量200-2000mj/cm2；

8)固化後膜厚：3-20μm；

測試紫外光固化後的1.0mmpc與pmma複合板的外觀、硬度、附著力、透光率、霧度、水接觸角、耐沸水煮、耐鋼絲絨性能如表1和表2所示。

表1實施例1-6及對比例1-2的各組分配比及各性能指標測試結果

表2