光固化水性塗料及其製備方法與流程
2023-05-31 16:44:16 2
本發明涉及一種塗料組合物，特別涉及一種光固化水性塗料及其製備方法。
背景技術：
目前，人們對生活質量水平要求越來越高，追求完美的生活無助等，對生活中的裝修、家具也有較高的要求。目前，市場上大多利用含有甲醇等有毒有害的物質塗料作為美化家具的材料，從而使得新的家具對人體產生極大的傷害。
水性塗料就是以水為稀釋劑、不含有機溶劑的塗料，不含苯、甲苯、二甲苯、甲醛、游離TDI 有毒重金屬，無毒無刺激氣味，對人體無害，不汙染環境，塗料膜豐滿、晶瑩透亮、柔韌性好並且具有耐水、耐磨、耐老化、耐黃變、乾燥快、使用方便等特點；可使用在：木器、金屬、塑料、玻璃、建築表面等多種材質上。目前市場上已有許多類型的水性塗料，但大多數的水性塗料塗布後形成的塗料層不能同時滿足高光亮度、強附著力及後續印刷加工的要求。另外，現有的水性塗料大多為水性的聚氨酯、環氧樹脂等，塗布後形成的塗料層往往殘留有氰化物等有毒物質，影響食品的安全、衛生。
因此，現在需要開發一種附著性強、塗布後亮度高且固化時間短，無汙染的環保型光固化水性塗料。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是，提供一種附著性強、塗布後亮度高且固化時間短，無汙染的環保型光固化水性塗料。
為了解決上述問題，本發明採用的技術方案是，該光固化水性塗料的配方按下述重量份配比為：水性溶劑48~58%，脂肪酸甘油酯0.6~0.9%，硬脂酸0.6~0.9%，聚氨脂丙烯酸酯25~35%，環氧丙烯酸酯10~16%，氨水0.6~1.5份，消泡劑1~3%，亞硝酸鹽0.1~0.3%，流平劑0.3~0.5%，助劑2~4%，光引發劑2~5%，偶聯劑2~5%，殺菌劑0.5~1%。
通過上述配方，可以獲得附著力強、亮度高且固化時間短的光固化水性塗料；其中，助劑可增強塗料塗布後塗料層的強底和亮度，降低塗料層的表面張力，提高了塗料的可刷性和附著性，脂肪酸甘油酯和硬脂酸作為表面活性劑使用，在反應過程中可以增加反應的乳化作用；偶聯劑可以提高塗料的熱性能，同時改善塗料層的表面性能，提高塗料的可刷性和附著性，亞硝酸鹽作為緩衝劑，保證反應的平穩度，同時還可以降低塗料層的表面靜電，提高塗料的可刷性和附著性，該光固化水性塗料塗布後不含殘留的有害小分子物質，且塗布時可以根據使用的需要隨時加入水，以調整塗料的粘度。
本發明進一步改進在於，該光固化水性塗料的配方還包括重量百份比為0.2~0.5%顏料。可以根據客戶需要添加各種顏色的顏料，從而得到各種顏色的塗料，以滿足不同使用者的需求。
本發明進一步改進在於，所述的偶聯劑為乙烯基三乙氧基矽烷或乙烯基三氯基矽烷或3- 氨丙基三乙氧基矽烷或3- 縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷或3-( 異丁烯醯氧) 丙基三甲氧基矽烷。
本發明進一步改進在於，所述助劑由酯化劑和己內醯胺組成，所述酯化劑與己內醯胺的重量比為1：1~2。
本發明進一步改進在於，所述消泡劑是有機矽消泡劑或/和礦物油類，所述有機矽消泡劑為聚二甲基矽氧烷。
本發明進一步改進在於，所述亞硝酸鹽為亞硝酸納和/或亞硝酸銨。
本發明進一步改進在於，所述流平劑為羧甲基纖維素。
本發明進一步改進在於，所述水性溶劑為去離子水和/或甲基丙烯酸羥乙酯（HEMA）和/或丙烯酸羥乙酯（HEM）。
本發明還要解決的技術問題是，提供一種附著性強、塗布後亮度高的光固化水性塗料的製備方法，該製備方法工藝簡單、可操控性強、生產效率高、適合大批量生產，同時可以節約人力成本。
為了解決上述問題，本發明採用的技術方案是，該光固化水性塗料的製備方法，包括以下步驟：
（1）按重量份配比稱取原材料；檢查並清洗儀器；將水性溶劑分成4份，其中先用配方規定量6~15%的水性溶劑將光引發劑和助劑經攪拌溶解，攪拌速度為600~700 r/min，攪拌時間為10~20min，得到光引發劑和助劑的混合溶液；用配方規定量6~15%的水性溶劑將亞硝酸鹽攪拌溶解，得到亞硝酸鹽溶液；待用；
（2）在無塵環境下向原料攪拌缸內加入配方規定量的聚氨脂丙烯酸酯和環氧丙烯酸酯；同時加入水性溶劑，加入量為配方規定量的55~65%，啟動攪拌電機，攪拌速度為2000~2500r/min，攪拌時間為30~50min；
（3）在步驟（2）中加入配方規定量的脂肪酸甘油酯和硬脂酸一起攪拌，攪拌速度為1500~2000r/min，攪拌時間為3~5min，攪拌均勻，得到混合乳液；
（4）將步驟（3）中得到的混合乳液放入反應釜，同時加入步驟（1）中配製好的亞硝酸鹽溶液以及光引發劑和助劑的混合溶液，一起攪拌，攪拌速度為1500~2000r/min，攪拌時間為6~10min，然後密封反應釜，將反應釜放入乾燥箱中，溫度控制在40~50℃，反應保溫時間為2~3小時；
（5）等反應釜降溫至室溫，打開反應反應釜，加入消泡劑、偶聯劑、流平劑和殺菌劑，並加入水性溶劑，加入量為配方規定量的20~30%，攪拌均勻，同時滴加氨水調節pH值，並攪拌均勻，獲得所需光固化水性塗料。
本發明進一步改進在於，所述顏料在調節pH值後加入或在使用時加入。
採用本發明的技術方案，其產生的有益效果是：通過上述配方，可以獲得附著力強、亮度高且固化時間短的光固化水性塗料；其中，助劑可增強塗料塗布後塗料層的強底和亮度，降低塗料層的表面張力，提高了塗料的可刷性和附著性，脂肪酸甘油酯和硬脂酸作為表面活性劑使用，在反應過程中可以增加反應的乳化作用；偶聯劑可以提高塗料的熱性能，同時改善塗料層的表面性能，提高塗料的可刷性和附著性，亞硝酸鹽作為緩衝劑，保證反應的平穩度，同時還可以降低塗料層的表面靜電，提高塗料的可刷性和附著性；該光固化水性塗料塗布後不含殘留的有害小分子物質，且塗布時可以根據使用的需要隨時加入水，以調整塗料的粘度；該方法工藝簡單，可操作性強；且採用該方法節約了原料降低了成本，而且零環境汙染，實現了環境友好，對人身體沒有任何傷害，適用於商業廣泛推廣。
具體實施方式
實施例1：按製備1000Kg水性塗料計， 按下列重量準備原料：去離子水500Kg，脂肪酸甘油酯9Kg，硬脂酸9 Kg，聚氨脂丙烯酸酯350Kg，環氧丙烯酸酯100Kg，氨水15 Kg，消泡劑（聚二甲基矽氧烷）3Kg，亞硝酸鹽採用亞硝酸銨3Kg，流平劑（羧甲基纖維素）5Kg，助劑20 Kg（酯化劑和己內醯胺的重量比為1：1），光引發劑（烷基芳酮衍生物）20Kg，偶聯劑（乙烯基三乙氧基矽烷）20 Kg，殺菌劑5 Kg。
該光固化水性塗料的製備方法，包括以下步驟：
（1）按重量份配比稱取原材料；檢查並清洗儀器；將去離子水分成4份，其中先用配方規定量8%的去離子水將光引發劑和助劑經攪拌溶解，攪拌速度為700r/min，攪拌時間為13min，得到光引發劑和助劑的混合溶液；用配方規定量15%的去離子水將亞硝酸銨攪拌溶解，得到亞硝酸鹽溶液；待用；
（2）在無塵環境下向原料攪拌缸內加入配方規定量的聚氨脂丙烯酸酯和環氧丙烯酸酯；同時加入去離子水，加入量為配方規定量的56%，啟動攪拌電機，攪拌速度為2500r/min，攪拌時間為30min；
（3）在步驟（2）中加入配方規定量的脂肪酸甘油酯和硬脂酸一起攪拌，攪拌速度為2000r/min，攪拌時間為3min，攪拌均勻，得到混合乳液；
（4）將步驟（3）中得到的混合乳液放入反應釜，同時加入步驟（1）中配製好的亞硝酸鹽溶液以及光引發劑和助劑的混合溶液，一起攪拌，攪拌速度為2000r/min，攪拌時間為6min，然後密封反應釜，將反應釜放入乾燥箱中，溫度控制在45℃，反應保溫時間為2.5小時；
（5）等反應釜降溫至室溫，打開反應反應釜，加入消泡劑、偶聯劑、流平劑和殺菌劑，並加入去離子水，加入量為配方規定量的21%，攪拌均勻，同時滴加氨水調節pH值，並攪拌均勻，獲得所需光固化水性塗料。
在調節pH值後加入顏料或在使用時加入顏料均可，該塗料使用後在紫外光照射下固化時間少於5min，且無有害物質附著。
實施例2：按製備1000Kg水性塗料計， 按下列重量準備原料：去離子水520Kg，脂肪酸甘油酯7.5Kg，硬脂酸7.5Kg，聚氨脂丙烯酸酯290Kg，環氧丙烯酸酯130Kg，氨水12 Kg，消泡劑（聚二甲基矽氧烷）2Kg，亞硝酸鹽採用亞硝酸銨2Kg，流平劑（羧甲基纖維素）4Kg，助劑30 Kg（酯化劑和己內醯胺的重量比為1：2），光引發劑（烷基芳酮衍生物）35Kg，偶聯劑（3- 氨丙基三乙氧基矽烷）35 Kg，殺菌劑8Kg。
該光固化水性塗料的製備方法，包括以下步驟：
（1）按重量份配比稱取原材料；檢查並清洗儀器；將去離子水分成4份，其中先用配方規定量11%的去離子水將光引發劑和助劑經攪拌溶解，攪拌速度為650r/min，攪拌時間為15min，得到光引發劑和助劑的混合溶液；用配方規定量9%的去離子水將亞硝酸銨攪拌溶解，得到亞硝酸鹽溶液；待用；
（2）在無塵環境下向原料攪拌缸內加入配方規定量的聚氨脂丙烯酸酯和環氧丙烯酸酯；同時加入去離子水，加入量為配方規定量的60%，啟動攪拌電機，攪拌速度為1800r/min，攪拌時間為40min；
（3）在步驟（2）中加入配方規定量的脂肪酸甘油酯和硬脂酸一起攪拌，攪拌速度為1800r/min，攪拌時間為4min，攪拌均勻，得到混合乳液；
（4）將步驟（3）中得到的混合乳液放入反應釜，同時加入步驟（1）中配製好的亞硝酸鹽溶液以及光引發劑和助劑的混合溶液，一起攪拌，攪拌速度為1800r/min，攪拌時間為8min，然後密封反應釜，將反應釜放入乾燥箱中，溫度控制在40℃，反應保溫時間為3小時；
（5）等反應釜降溫至室溫，打開反應反應釜，加入消泡劑、偶聯劑、流平劑和殺菌劑，並加入去離子水，加入量為配方規定量的20%，攪拌均勻，同時滴加氨水調節pH值，並攪拌均勻，獲得所需光固化水性塗料。
在調節pH值後加入顏料或在使用時加入顏料均可。該塗料使用後在紫外光照射下固化時間少於5min，且無有害物質附著。
實施例3：按製備1000Kg水性塗料計， 按下列重量準備原料：去離子水500Kg，脂肪酸甘油酯7.5Kg，硬脂酸7.5Kg，聚氨脂丙烯酸酯270Kg，環氧丙烯酸酯160Kg，氨水12 Kg，消泡劑（聚二甲基矽氧烷）1Kg，亞硝酸鹽採用亞硝酸銨1Kg，流平劑（羧甲基纖維素）3Kg，助劑40 Kg（酯化劑和己內醯胺的重量比為1：1），光引發劑（烷基芳酮衍生物）50Kg，偶聯劑（3- 縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷）45 Kg，殺菌劑5Kg。
該光固化水性塗料的製備方法，包括以下步驟：
（1）按重量份配比稱取原材料；檢查並清洗儀器；將去離子水分成4份，其中先用配方規定量15%的去離子水將光引發劑和助劑經攪拌溶解，攪拌速度為650r/min，攪拌時間為15min，得到光引發劑和助劑的混合溶液；用配方規定量6%的去離子水將亞硝酸銨攪拌溶解，得到亞硝酸鹽溶液；待用；
（2）在無塵環境下向原料攪拌缸內加入配方規定量的聚氨脂丙烯酸酯和環氧丙烯酸酯；同時加入去離子水，加入量為配方規定量的55%，啟動攪拌電機，攪拌速度為1500r/min，攪拌時間為50min；
（3）在步驟（2）中加入配方規定量的脂肪酸甘油酯和硬脂酸一起攪拌，攪拌速度為1500r/min，攪拌時間為5min，攪拌均勻，得到混合乳液；
（4）將步驟（3）中得到的混合乳液放入反應釜，同時加入步驟（1）中配製好的亞硝酸鹽溶液以及光引發劑和助劑的混合溶液，一起攪拌，攪拌速度為1500r/min，攪拌時間為10min，然後密封反應釜，將反應釜放入乾燥箱中，溫度控制在40℃，反應保溫時間為3小時；
（5）等反應釜降溫至室溫，打開反應反應釜，加入消泡劑、偶聯劑、流平劑和殺菌劑，並加入去離子水，加入量為配方規定量的24%，攪拌均勻，同時滴加氨水調節pH值，並攪拌均勻，獲得所需光固化水性塗料。
在調節pH值後加入顏料或在使用時加入顏料均可。該塗料使用後在紫外光照射下固化時間少於5min，且無有害物質附著。
實施例4：按製備1000Kg水性塗料計， 按下列重量準備原料：水和甲基丙烯酸羥乙酯共520Kg（重量比為2：1），脂肪酸甘油酯7.5Kg，硬脂酸7.5Kg，聚氨丙烯酸酯290Kg，環氧丙烯酸酯130Kg，氨水12 Kg，消泡劑（礦物油類）2Kg，亞硝酸鹽採用亞硝酸銨2Kg，流平劑（羧甲基纖維素）4Kg，助劑30 Kg（酯化劑和己內醯胺的重量比為1：1），光引發劑35Kg，偶聯劑（3- 縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷）35 Kg，殺菌劑8Kg。
該光固化水性塗料的製備方法，包括以下步驟：
（1）按重量份配比稱取原材料；檢查並清洗儀器；將去離子水分成4份，其中先用配方規定量11%的去離子水將光引發劑和助劑經攪拌溶解，攪拌速度為650r/min，攪拌時間為15min，得到光引發劑和助劑的混合溶液；用配方規定量9%的去離子水將亞硝酸銨攪拌溶解，得到亞硝酸鹽溶液；待用；
（2）在無塵環境下向原料攪拌缸內加入配方規定量的聚氨脂丙烯酸酯和環氧丙烯酸酯；同時加入去離子水，加入量為配方規定量的60%，啟動攪拌電機，攪拌速度為1800r/min，攪拌時間為40min；
（3）在步驟（2）中加入配方規定量的脂肪酸甘油酯和硬脂酸一起攪拌，攪拌速度為1800r/min，攪拌時間為4min，攪拌均勻，得到混合乳液；
（4）將步驟（3）中得到的混合乳液放入反應釜，同時加入步驟（1）中配製好的亞硝酸鹽溶液以及光引發劑和助劑的混合溶液，一起攪拌，攪拌速度為1800r/min，攪拌時間為8min，然後密封反應釜，將反應釜放入乾燥箱中，溫度控制在40℃，反應保溫時間為3小時；
（5）等反應釜降溫至室溫，打開反應反應釜，加入消泡劑、偶聯劑、流平劑和殺菌劑，並加入去離子水，加入量為配方規定量的20%，攪拌均勻，同時滴加氨水調節pH值，並攪拌均勻，獲得所需光固化水性塗料。
在調節pH值後加入顏料或在使用時加入顏料均可。該塗料使用後在紫外光照射下固化時間少於5min，且無有害物質附著。
實施例5：按製備1000Kg水性塗料計， 按下列重量準備原料：去離子水和甲基丙烯酸羥乙酯和丙烯酸羥乙酯共500Kg（重量比為2：1：1），脂肪酸甘油酯9Kg，硬脂酸9 Kg，聚氨脂丙烯酸酯350Kg，環氧丙烯酸酯100Kg，氨水15 Kg，消泡劑（礦物油）3Kg，亞硝酸鹽採用亞硝酸銨3Kg，流平劑（羧甲基纖維素）5Kg，助劑20 Kg（酯化劑和己內醯胺的重量比為1：1），光引發劑20Kg，偶聯劑（乙烯基三乙氧基矽烷）20 Kg，殺菌劑5 Kg。
該光固化水性塗料的製備方法，包括以下步驟：
（1）按重量份配比稱取原材料；檢查並清洗儀器；將去離子水分成4份，其中先用配方規定量8%的去離子水將光引發劑和助劑經攪拌溶解，攪拌速度為700r/min，攪拌時間為13min，得到光引發劑和助劑的混合溶液；用配方規定量15%的去離子水將亞硝酸銨攪拌溶解，得到亞硝酸鹽溶液；待用；
（2）在無塵環境下向原料攪拌缸內加入配方規定量的聚氨脂丙烯酸酯和環氧丙烯酸酯；同時加入去離子水，加入量為配方規定量的56%，啟動攪拌電機，攪拌速度為2500r/min，攪拌時間為30min；
（3）在步驟（2）中加入配方規定量的脂肪酸甘油酯和硬脂酸一起攪拌，攪拌速度為2000r/min，攪拌時間為3min，攪拌均勻，得到混合乳液；
（4）將步驟（3）中得到的混合乳液放入反應釜，同時加入步驟（1）中配製好的亞硝酸鹽溶液以及光引發劑和助劑的混合溶液，一起攪拌，攪拌速度為2000r/min，攪拌時間為6min，然後密封反應釜，將反應釜放入乾燥箱中，溫度控制在45℃，反應保溫時間為2.5小時；
（5）等反應釜降溫至室溫，打開反應反應釜，加入消泡劑、偶聯劑、流平劑和殺菌劑，並加入去離子水，加入量為配方規定量的21%，攪拌均勻，同時滴加氨水調節pH值，並攪拌均勻，獲得所需光固化水性塗料。
在調節pH值後加入顏料或在使用時加入顏料均可。該塗料使用後在紫外光照射下固化時間少於5min，且無有害物質附著。
最後，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發明的若干個具體實施例。顯然，本發明不限於以上實施例，還可以有許多變形。本領域的普通技術人員能從本發明公開的內容直接導出或聯想到的所有變形，均應認為是本發明的保護範圍。