兩塗型紫外光固化塗料的製作方法

2023-09-22 04:40:15 1

專利名稱：兩塗型紫外光固化塗料的製作方法
技術領域：
本發明涉及紫外光固化漆領域，特別地，涉及一種兩塗型紫外光固化塗料。
背景技術：
為使經真空鍍膜後的鍍層平整且具有金屬光澤和亮度，因而在鍍膜前後需要分別對待塗表面進行塗裝處理，常用的漆為紫外光固化漆。隨著紫外光固化漆的普及，人們對抗劃傷耐磨性能的要求日益提高，急需要具有更高耐磨性能，特別是抗鋼絲絨劃傷性能優異的紫外光固化漆。現有的紫外光固化漆分為兩塗型紫外光固化漆和三塗型紫外光固化漆，兩塗型紫外光固化漆包括面漆和底漆，由於面漆直接塗裝在鍍層的表面，與鍍層的結合力差，在使用過程中，面漆容易脫落，耐磨強度一般，抗鋼絲絨劃傷性能較差。三塗型紫外光固化漆包括面漆、中漆和底漆，中漆作為緩衝過渡層可以吸收消除面漆固化時所產生的收縮內應力，使面漆的附著穩定性和耐磨性能有了顯著提高，塗裝表面經RCA耐磨測試4000次塗層表面無磨透；抗鋼絲絨摩擦350回漆膜表面無劃痕。但是三塗型紫外光固化漆由於中漆的加入，成本較高、工藝複雜，真空鍍膜僅限於金屬鍍膜層，且RCA耐磨測試和耐鋼絲絨摩擦性能有待提高至超耐磨和超抗鋼絲絨摩擦等級，以進一步滿足更高苛刻條件下的使用需要。

發明內容
本發明目的在於提供一種兩塗型紫外光固化漆，以解決現有的紫外光固化漆耐磨和抗鋼絲絨摩擦等級低，真空鍍膜種類單一，成本高的技術問題。為實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種兩塗型紫外光固化塗料，包括底漆和面漆，面漆包括15 25重量份的高官能度聚氨酯丙烯酸樹脂、10 15重量份的超支化聚酯丙烯酸樹脂、10 20重量份的有機-無機雜化樹脂、10 15重量份的六官能度丙烯酸酯單體、2 5重量份的光引發劑、I 2重量份的附著力促進劑、20 60重量份的稀釋劑和O. 2 2重量份的助劑。進一步地，有機-無機雜化樹脂為二氧化矽/環氧丙烯酸酯雜化樹脂或二氧化矽/聚氨酯丙烯酸酯雜化樹脂。進一步地，二氧化矽/環氧丙烯酸酯雜化樹脂和二氧化矽/聚氨酯丙烯酸酯雜化樹脂中二氧化矽的含量30wt%，粒徑為1(Γ50納米。進一步地，附著力促進劑包括O. 5^1. 5重量份的磷酸改性丙烯酸單體和O. 5^1重量份的偶聯劑。進一步地，偶聯劑為矽烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑中的一種，矽烷偶聯劑為乙烯基三(β -甲氧基乙氧基)矽烷；鈦酸酯偶聯劑為異丙基三(二辛基磷酸醯氧基)鈦酸酯。進一步地，底漆包括10 20重量份的二官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸樹脂、15 25重量份的二官能度環氧丙烯酸樹脂、10 15重量份的三官能度丙烯酸酯單體、I 3重量份的附著力促進樹脂、3 5重量份的光引發劑、25 60重量份的稀釋劑和O. I O. 5重量份的助劑。進一步地，附著力促進樹脂為丙烯酸樹脂。進一步地，光引發劑為α-羥基環己基苯甲酮、2，4，6-三甲基苯甲醯基二苯基氧化膦中的一種或兩種。進一步地，稀釋劑為乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲基異丁基酮、異丙醇以及丁酮中的一種或多種。進一步地，助劑包括流平劑和消泡劑，流平劑為聚甲基烷基矽氧烷溶液；消泡劑為丙烯酸官能團聚二甲基矽氧烷。本發明具有以下有益效果
本發明提供的兩塗型紫外光固化漆去掉了中漆後，面漆與鍍膜依然具有優異的結合力，降低了生產成本，簡化了工藝。同時，兩塗型紫外光固化漆在RCA耐磨測試中測試6000次以上，仍表面無磨透；鋼絲絨摩擦500回以上，表面無劃傷痕跡，具有優異的耐磨性能和耐鋼絲絨摩擦性能。除了上面所描述的目的、特徵和優點之外，本發明還有其它的目的、特徵和優點。下面將參照實施例，對本發明作進一步詳細的說明。
具體實施例方式以下結合說明書對本發明的實施例進行詳細說明，但是本發明可以由權利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。本發明提供的一種兩塗型紫外光固化漆，包括面漆和底漆。面漆的韌性好，具有顯著的耐磨性能和抗鋼絲絨劃傷性能。底漆能使紫外光固化塗料經塗裝後能在器件表面形成平整表面，以滿足後續真空鍍膜的需要，為面漆提供了平整的固化表面；同時底漆對各種複合材料的附著力均很優良，防止紫外光固化塗料掉落。本發明提供的一種兩塗型紫外光固化漆，面漆包括15 25重量份的高官能度聚氨酯丙烯酸樹脂、10 15重量份的超支化聚酯丙烯酸樹脂、10 20重量份的有機-無機雜化樹脂、10 15重量份的六官能度丙烯酸酯單體、2 5重量份的光引發劑、I 2重量份的附著力促進劑、20 60重量份的稀釋劑和O. 2 2重量份的助劑。主成膜物質為高官能脂肪族聚氨酯丙烯酸樹脂、有機-無機雜化樹脂和六官能度丙烯酸酯單體。其中，高官能脂肪族聚氨酯丙烯酸樹脂包括十五官能度聚氨酯丙烯酸樹脂和超支化聚酯丙烯酸樹脂。高官能度聚氨酯丙烯酸樹脂為十五官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸樹脂，十五官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸樹脂的固化速度快，硬度和抗劃傷性能強，但在固化過程中產生收縮應力較大，若單獨使用十五官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸樹脂作為面漆容易導致面漆開裂。為了提高面漆的韌性，本發明在面漆中加入了超支化聚酯丙烯酸樹脂，超支化聚酯丙烯酸樹脂含功能官能團數目更多、固化速度更快、交聯密度更高，但其堅韌性較好且固化收縮率低，所產生的內應力較小，可緩衝吸收十五官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸樹脂固化時所產生的較大內應力，防止面漆出現裂痕；另外，超支化聚酯丙烯酸樹脂具有優異的耐磨性、抗衝擊性、兼顧與鍍層具有良好附著性，一方面提高了面漆的耐磨性，另一方面不需要添加中漆，就能保證面漆與鍍層進行完美的結合。有機-無機雜化樹脂中是納米級無機成分和有機樹脂進行結合得到的產物，其中納米級無機成分可以鑲嵌於面漆中，在面漆固化過程中能緩衝高硬度的高官能脂肪族聚氨酯丙烯酸樹脂生產的成膜應力，進一步防止漆膜固化時崩裂。同時，有機-無機雜化樹脂的加入，可顯著提高塗層的耐磨抗鋼絲絨劃傷性能，並輔助提高面漆硬度。另外，為了增強面漆和鍍層的附著力，本發明在面漆中添加了附著力促進劑，附著力促進劑可以增強面漆對金屬鍍層的鉚合作用，從而避免了中漆過渡層的使用。稀釋劑的加入能調節面漆的粘度，防止面漆過粘或過稀，有利於面漆的加工。助劑提高紫外光固化塗料的塗布性能及表面效果，保證產品外觀平整性。本發明將15 25重量份的高官能度聚氨酯丙烯酸樹脂、10 15重量份的超支化聚酯丙烯酸樹脂、10 20重量份的有機-無機雜化樹脂、10 15重量份的六官能度丙烯酸酯單體、2 5重量份的光引發劑、I 2重量份的附著力促進劑、20 60重量份的稀釋劑和O. 2 2重量份的助劑進行組合製成面漆，使面漆中的各個成分相互作用，從而使面漆的耐磨、抗鋼絲絨劃傷性能提高至超耐磨和超抗鋼絲絨摩擦等級，進一步滿足更高苛刻條件下的使用需要。面漆可以與本領域技術人員常用的底漆進行結合，得到紫外光固化漆，其·固化效果，耐磨耐鋼絲絨摩擦效果沒有改變。進一步地，有機-無機雜化樹脂為二氧化矽/環氧丙烯酸酯雜化樹脂或二氧化矽/聚氨酯丙烯酸酯雜化樹脂，二氧化矽/環氧丙烯酸酯雜化樹脂同時具有環氧丙烯酸酯或聚氨酯丙烯酸酯雜化樹脂的柔韌性和二氧化矽的高硬度；二氧化矽/聚氨酯丙烯酸酯雜化樹脂同時具有聚氨酯丙烯酸酯雜化樹脂的柔韌性和二氧化矽的高硬度，顯著提高了面漆的耐磨抗鋼絲絨摩擦的性能。進一步地，二氧化矽/環氧丙烯酸酯雜化樹脂和二氧化矽/聚氨酯丙烯酸酯雜化樹脂中二氧化矽的含量30%，粒徑為1(Γ50納米，其性能更優。進一步地，本發明提供的附著力促進劑為磷酸改性丙烯酸單體和偶聯劑的混合物。其中，磷酸改性丙烯酸單體可增強對面漆對金屬鍍層的鉚合作用；而偶聯劑可在烘烤及紫外光固化階段受熱生成羥基結構，羥基結構可與金屬鍍膜、矽化合物、鈦化合物等材質的鍍膜形成強有力且穩定的氫鍵，使面漆與鍍膜牢固的結合，進一步提高了面漆與鍍膜的結合力。進一步地，本發明提供的偶聯劑為矽烷偶聯劑和鈦酸酯偶聯劑中的一種，根據鍍膜的材質在面漆中加入可以與鍍膜進行相互作用的偶聯劑，進一步提高了面漆與鍍膜的結合力。娃燒偶聯劑為乙烯基二( β _甲氧基乙氧基)娃燒；欽酸酯偶聯劑為異丙基二(二羊基磷酸醯氧基)鈦酸酯。本發明提供的兩塗型紫外光固化漆，其底漆包括10 20重量份的二官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸樹脂、15 25重量份的二官能度環氧丙烯酸樹脂、10 15重量份的三官能度丙烯酸酯單體、I 3重量份的附著力促進樹脂、3 5重量份的光引發劑、25 60重量份的稀釋劑和O. I O. 5重量份的助劑。本發明提供的紫外光固化底漆，塗裝後能在器件表面形成平整表面以滿足後續真空鍍膜的需要。採用本發明提供的紫外光固化底漆，與前述的面漆進行相互作用，得到的兩塗型紫外光固化漆性能更佳。鍍膜可以為具有金屬質感的真空鍍膜；也可以為具有良好透光性的光學鍍膜，類似眼鏡鏡片表面的鍍膜效果，光學鍍膜顏色可調整為綠色或藍色或黃色等多種外觀效果，避免使用在塗料中添加色素而即可體現產品的顏色效果。本發明提供的紫外光固化底漆可以與不同類型的真空鍍膜結合。
其中，二官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸樹脂能提高底漆的韌性，二官能度環氧丙烯酸樹脂提高底漆的柔韌性和平整性，三官能度丙烯酸酯單體提高底漆固化反應的速度；光引發劑吸收紫外光，為二官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸樹脂、二官能度環氧丙烯酸樹脂、三官能度丙烯酸酯單體成份發生化學反應提供所需能量，誘導二官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸樹月旨、二官能度環氧丙烯酸樹脂、三官能度丙烯酸酯單體中的碳碳雙鍵不飽和官能團發生自由基反應，形成交聯網絡結構，使塗料由液態轉變為固態塗層，使底漆固化後綜合了各組分的性能。附著力促進樹脂增強底漆對基材附著穩定性，助劑提高紫外光固化塗料的塗布性能及表面效果，保證產品外觀平整性；稀釋劑調節塗料粘度，利於施工。照本發明的底漆的組分和含量進行組合，得到的底漆韌性和平整性良好，可以塗覆於如PC、ABS、PC和ABS複合材料，PA、PC和GF複合材料，PA和GF複合材料等表面而且附著能力優良，若底漆中各組分的含量過高或過低，都將影響底漆的韌性和附著能力。前述三官能度丙烯酸酯單體為三羥甲基丙烷三丙烯酸酯。底漆中附著力促進樹脂為丙烯酸樹脂，由於磷酸改性丙烯酸單體為酸性較高物質，一般大於200mg KOH/g，容易對複合材料表面腐蝕作用，影響鍍膜，而丙烯酸樹脂酸值較低，一般小於5mg KOH/g,即能保證底漆對複合材料的附著力，能對複合材料沒有影響。因 此，本發明選擇丙烯酸樹脂作為底漆的附著力促進樹脂。光引發劑為α -羥基環己基苯甲酮或2，4，6_三甲基苯甲醯基二苯基氧化膦中的一種或多種。助劑包括消泡劑和流平劑。本發明所用的消泡劑為聚甲基烷基矽氧烷溶液；流平劑為聚酯改性含丙烯酸官能團聚二甲基矽氧烷。稀釋劑為乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲基異丁基酮、異丙醇、丁酮中的一種或多種。本發明提供漆面固化時，底漆所需固化能量為60(Tl000mJ/cm2 ;面漆所需固化能量為100(Tl500mJ/cm2，可由紫外燈提供相應能量。實施例實施例1飛中，用於底漆的二官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸樹脂購自臺灣長興化學公司，產品型號為6112-100、6152-100 ;二官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸樹脂不限於前述公司生產，還可以購於美國氰特公司，產品型號為EBECRYL 230、EBECRYL 270;以及美國沙多瑪公司，產品型號為CN9178NS、CN9001NS。二官能度環氧丙烯酸樹脂購自臺灣長興化學公司，產品型號為6215-100、623-100; 二官能度環氧丙烯酸樹脂不限於前述公司生產，還可以購於美國氰特公司，產品型號為EBECRYL3708 ;以及美國沙多瑪公司，產品型號為CNUVE151NS。十五官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸樹脂購自臺灣長興化學公司，產品型號為6196-100。超支化聚酯丙烯酸樹脂購自臺灣長興化學公司，產品型號為6363。有機-無機雜化樹脂購自臺灣長興化學公司，產品型號為601X-35、601C_35。二官能丙烯酸酯單體型號為EM222 ;三官能度丙烯酸酯單體型號為EM232 ;六官能度丙烯酸酯單體型號為EM266，以上單體均購自臺灣長興化學。光引發劑中α -輕基環己基苯甲酮購自瑞士 Ciba公司，產品型號為Irgacure184 ；2, 4, 6-三甲基苯甲醯基二苯基氧化膦購自瑞士 Ciba公司，產品型號為Darocur ΤΡ0。
附著力促進樹脂為丙烯酸樹脂購自臺灣長興化學，產品型號為DR-A801 ；附著力促進劑包括磷酸改性丙烯酸單體、鈦酸酯偶聯劑和矽烷偶聯劑，磷酸改性丙烯酸單體購 自美國沙多瑪公司，型號為⑶9050 ;矽烷偶聯劑為乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)矽烷，購自南京奧誠化工有限公司；鈦酸酯偶聯劑為異丙基三(二辛基磷酸醯氧基)鈦酸酯，購自美國肯瑞奇公司。助劑中，消泡劑為聚甲基烷基矽氧烷溶液，型號為BYK 077、流平劑為聚酯改性含丙烯酸官能團聚二甲基矽氧烷，型號為BYK 371，均購自德國BYK公司。稀釋劑乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲基異丁基酮、異丙醇、丁酮為市售，分析純。實施例I飛面漆、中漆和底漆的塗裝固化方法a)將實施例I飛中的紫外光固化底漆進行預處理步驟後噴塗於PC基材上，塗裝膜厚為20 μ m, 50°C紅外燈照射下流平7min，800mJ/cm2能量固化；b )然後進行真空鍍膜或光學鍍膜；c)在真空鍍膜上噴塗實施例I飛中的紫外光固化面漆，塗裝膜厚15μπι，60τ紅外燈照射下流平7min, 1100mJ/cm2能量固化。實施例f 6中紫外光固化底漆預處理步驟為a)將實施例1飛的紫外光固化底漆中含丙烯酸基團的樹脂在4(T50°C下預熱f 2h，用2/3體積的稀釋劑溶解得到第一溶液；b)在第一溶液中加入實施例廣6的紫外光固化底漆中的丙烯酸類單體、光引發劑、附著力促進樹脂或附著力促進劑加入，在4(T50 °C下以50(T600r/min進行攪拌2(T30min得到第二溶液；c)在第二溶液中加入實施例Γ6的紫外光固化底漆中的助劑和剩餘的1/3體積的稀釋劑，在90(Tl200r/min下攪拌l(T20min，用400目濾布過濾得到紫外光固化底漆。上述稀釋劑為乙酸乙酯、乙酸丁酯和異丙醇的混合溶液。表I為實施例I的紫外光固化底漆、面漆的組分和含量配比。表2為實施例2的紫外光固化底漆、面漆的組分和含量配比。表3為實施例3的紫外光固化底漆、面漆的組分和含量配比。表4為實施例4的紫外光固化底漆、面漆的組分和含量配比。表5為實施例5的紫外光固化底漆、面漆的組分和含量配比。表6為實施例6的紫外光固化底漆、面漆的組分和含量配比。表7為對比例I的紫外管固化漆的組分和含量配比。表I實施例I的紫外光固化底漆、面漆的組分和含量配比表
權利要求
1.一種兩塗型紫外光固化塗料，其特徵在於，包括底漆和面漆，所述面漆包括15 25重量份的高官能度聚氨酯丙烯酸樹脂、10 15重量份的超支化聚酯丙烯酸樹脂、10 20重量份的有機-無機雜化樹脂、10 15重量份的六官能度丙烯酸酯單體、2 5重量份的光引發劑、I 2重量份的附著力促進劑、20 60重量份的稀釋劑和O. 2 2重量份的助劑。
2.根據權利要求I所述的兩塗型紫外光固化漆，其特徵在於，所述有機-無機雜化樹脂為二氧化矽/環氧丙烯酸酯雜化樹脂或二氧化矽/聚氨酯丙烯酸酯雜化樹脂。
3.根據權利要求2所述的兩塗型紫外光固化漆，其特徵在於，所述二氧化矽/環氧丙烯酸酯雜化樹脂和二氧化矽/聚氨酯丙烯酸酯雜化樹脂中二氧化矽的含量30wt%，粒徑為10 50納米。
4.根據權利要求I所述的兩塗型紫外光固化漆，其特徵在於，所述附著力促進劑包括O.5^1. 5重量份的磷酸改性丙烯酸單體和O. 5^1重量份的偶聯劑。
5.根據權利要求4所述的兩塗型紫外光固化漆，其特徵在於，所述偶聯劑為矽烷偶聯齊Li、欽酸酷偶聯劑中的一種，所述娃燒偶聯劑為乙稀基二( β _甲氧基乙氧基)娃燒；所述欽酸酯偶聯劑為異丙基三(二辛基磷酸醯氧基)鈦酸酯。
6.根據權利要求I所述的兩塗型紫外光固化塗料，其特徵在於，所述底漆包括10 20重量份的二官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸樹脂、15 25重量份的二官能度環氧丙烯酸樹脂、10 15重量份的三官能度丙烯酸酯單體、I 3重量份的附著力促進樹脂、3 5重量份的光引發劑、25 60重量份的稀釋劑和O. I O. 5重量份的助劑。
7.根據權利要求6所述的兩塗型紫外光固化塗料，其特徵在於，所述附著力促進樹脂為丙烯酸樹脂。
8.根據權利要求I至7任一項所述的兩塗型紫外光固化漆，其特徵在於，所述光引發劑為α -羥基環己基苯甲酮、2，4，6-三甲基苯甲醯基二苯基氧化膦中的一種或兩種。
9.根據權利要求I至7任一項所述的兩塗型紫外光固化漆，其特徵在於，所述稀釋劑為乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲基異丁基酮、異丙醇以及丁酮中的一種或多種。
10.根據權利要求I至7任一項所述的兩塗型紫外光固化漆，其特徵在於，所述助劑包括流平劑和消泡劑，所述流平劑為聚甲基烷基矽氧烷溶液；所述消泡劑為丙烯酸官能團聚二甲基矽氧烷。
全文摘要
本發明提供了一種兩塗型紫外光固化塗料，包括底漆和面漆，面漆包括15～25重量份的高官能度聚氨酯丙烯酸樹脂、10～15重量份的超支化聚酯丙烯酸樹脂、10～20重量份的有機-無機雜化樹脂、10～15重量份的六官能度丙烯酸酯單體、2～5重量份的光引發劑、1～2重量份的附著力促進劑、20～60重量份的稀釋劑和0.2～2重量份的助劑。解決了現有的紫外光固化漆耐磨和抗鋼絲絨摩擦等級低，真空鍍膜種類單一，成本高的技術問題。
文檔編號C09D167/06GK102898939SQ20121041722
公開日2013年1月30日 申請日期2012年10月26日 優先權日2012年10月26日
發明者繆培凱 申請人:湖南松井新材料有限公司