紫外光固化耐候自清潔塗料組合物的製作方法
2023-07-26 14:08:36
本發明涉及輻射固化塗料
技術領域：
，具體涉及一種用於PMMA、PC、PET等基材的紫外光固化耐候自清潔塗料組合物。
背景技術：
：紫外光固化塗料(UV塗料)是二十世紀末流行於歐美、日本等地的一個新型塗料品種，由於固化後的塗層具有優異的抗劃傷、高硬度、豐滿度好等優點，且因其具有高效、節能、環保、經濟等優勢，在建築、體育用品、電子通訊、包裝材料和汽車部件中得到廣泛的應用。戶外品因其使用的環境，常常會遇到風吹日曬雨淋，因此需要具有一定的耐候性能。目前戶外裝飾板常用塗料有三種：一是水性塗料，這種塗料裝飾效果尚可，但該塗料塗裝效率低，耐候性較差，耐水性不好；二是常溫固化雙組分塗料，這種塗料一般耐候性好，但其具有固化速率慢、溶劑含量高、施工不方便等缺點；三是光固化塗料，該類塗料生產效率高，理論上耐候性尚可，但經塗料驗證，與預期相差大，耐候性達不到要求。自清潔塗料是指基材在經過其處理後產生獨特的物理化學特性，從而使基材無需通過傳統的人工擦洗方法就可以達到清潔效果的目的。目前達到自清潔效果有兩種方法：一是塗層具有超疏水性，類似荷葉效應，其滾動角小，能使微小水滴聚集成大水珠，當水珠達到一定尺寸後藉助自身重力下滑，或通過外力如風吹、雨淋等方式去除。但該方法其時效性差，其水滴聚集或者去除都需要一定的時間，從而影響成像和能見度，且其耐久性不理想，無法作為耐用品長期使用，從而無法保證真正意義上的自清潔效果。另一種是塗層具有親水性，能使小水滴在基材表面上的接觸角趨近於零度，從而使水滴迅速鋪展，形成均勻水膜，不會影響成像且具有較高的透光率，通過均勻水膜的重力帶走汙漬，從而達到自清潔的目的。技術實現要素：針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種的紫外光固化耐候自清潔塗料組合物。提供一種戶外產品用紫外光固化高耐候自清潔塗料，通過淋塗、輥塗、噴塗處理的戶外產品經UV燈固化後，形成的塗膜具有裝飾效果好，硬度高，耐磨性好，耐候性佳等特點，且具有自清潔效果。本發明採用的光固化塗裝工藝具有生產效率高，汙染小，成本低等優點。本發明的目的是通過以下技術方案實現的：本發明提供了一種紫外光固化耐候自清潔塗料組合物，包括以下重量份數的各組分：所述各組分的重量份數過多或過少，均不能實現本發明的效果。優選地，所述高官低聚物為聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、環氧丙烯酸酯、丙烯酸改性聚丙烯酸酯中的一種或者幾種組合。優選地，所述高官低聚物的官能度大於等於6，從而保證塗料的機械性能。在本發明體系中，若所述高官低聚物的官能度低於6則有可能導致固化不完全。所選的高官低聚物具有一定的耐候性。優選地，所述親水低聚物包括親水聚氨酯丙烯酸酯、親水聚酯丙烯酸酯、親水環氧丙烯酸酯、親水丙烯酸改性聚丙烯酸酯中的一種或者幾種的組合。所述親水低聚物的雙鍵官能度大於等於3，且小於6，從而提高塗層的交聯密度，改善機械性能。優選地，親水光固化樹脂為含乙氧基改性低聚物；所述的乙氧基鏈段的重均分子量大於等於800，保證塗層具有良好的親水性。優選地，所述丙烯酸酯單體為1-6官的丙烯酸酯。丙烯酸酯單體用來降低塗料粘度、促進塗料對基材的附著力。優選地，所述丙烯酸酯單體為1，6-已二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、乙氧化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯中的一種或幾種。所述的丙烯酸酯單體主要用於稀釋作用，降低粘度；且所述的聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、乙氧化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯這些單體中具有乙氧基，在起到稀釋作用的同時還提供親水作用，可進一步提高塗料組合物的親水性能。優選地，所述助劑包括光引發劑、流平劑、阻聚劑中的至少一種；所述光引發劑為二苯甲酮、1-羥基-環已基-苯基甲酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基-1丙酮、2，4，6-三甲基苯甲醯基-二苯基氧化膦、異丙基硫雜蒽酮中的一種或者幾種；所述的流平劑為有機矽類流平劑或丙烯酸酯類流平劑中的一種或多種混合。優選地，所述可聚合表面活性劑選自3-磺酸丙基甲基丙烯酸鉀，2-丙烯醯胺-2-甲基丙磺酸，烯丙氧基壬基苯氧基丙醇聚氧乙烯醚硫酸銨的一種或者幾種的組合，該可聚合表面活性劑可以大大降低親水接觸角，可參與光固化反應，具有極佳的持續親水效果；所述紫外光吸收劑為羥基苯基苯並三唑、羥基二苯甲酮、羥基苯基均三嗪和草醯苯胺的衍生物中的一種或多種組合，該紫外光吸收劑可以吸收紫外光射線並很快地將吸收能以無害的長波射線散發出去，且該吸收劑在該過程中可以幾乎無數次地反覆進行；所述光穩定劑為2，2，6，6-四甲基哌啶的衍生物。優選地，所述塗料組合物還包括溶劑；所述溶劑為乙酸乙酯：乙酸丁酯：正丁醇按照質量比為1：2：3混合而得的溶液。添加溶劑能有效調節粘度來適合不同塗布方式。本發明製備的塗料經過紫外光固化，固化速率快，無需高溫烘烤，節能環保。固化後的塗層，附著力佳，硬度高，耐磨好，塗層的耐候性優異，且具有自清潔效果。現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：1、常規熱固體系由於需要加熱固化，且所需溫度高達120-180℃，能耗高，效率低，而本發明無需高溫烘烤，固化溫度45℃即可，且固化速率快，節能環保，性能優異；2、本發明的塗料組合物，除具有較好的耐候性外，還具有常規耐候塗料不具有的自清潔性能。3、本發明的塗料組合物相容性好，粘度低，可淋塗、輥塗、噴塗、浸塗等，塗布工藝多樣化。具體實施方式下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助於本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬於本發明的保護範圍。下述實施例提供了一種紫外光固化耐候自清潔塗料組合物，包括以下重量份數的各組分：所述各組分的重量份數過多或過少，均不能實現本發明的效果。所述高官低聚物為聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、環氧丙烯酸酯、丙烯酸改性聚丙烯酸酯中的一種或者幾種組合。所述高官低聚物的官能度大於等於6，從而保證塗料的機械性能。所選的高官低聚物具有一定的耐候性。所述親水低聚物包括親水聚氨酯丙烯酸酯、親水聚酯丙烯酸酯、親水環氧丙烯酸酯、親水丙烯酸改性聚丙烯酸酯中的一種或者幾種的組合；所述親水低聚物的雙鍵官能度大於等於3，且小於6，從而提高塗層的交聯密度，改善機械性能。親水光固化樹脂為含乙氧基改性低聚物；所述的乙氧基鏈段重均分子量大於等於800，保證塗層具有良好的親水性。所述丙烯酸酯單體為1-6官的丙烯酸酯。丙烯酸酯單體用來降低塗料粘度、促進塗料對基材的附著力。所述丙烯酸酯單體為1，6-已二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、乙氧化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯中的一種或幾種。所述助劑包括光引發劑、流平劑、阻聚劑中的至少一種；所述光引發劑為二苯甲酮、1-羥基-環已基-苯基甲酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基-1丙酮、2，4，6-三甲基苯甲醯基-二苯基氧化膦、異丙基硫雜蒽酮中的一種或者幾種；所述的流平劑為有機矽類流平劑或丙烯酸酯類流平劑中的一種或多種混合。所述可聚合表面活性劑選自3-磺酸丙基甲基丙烯酸鉀，2-丙烯醯胺-2-甲基丙磺酸，烯丙氧基壬基苯氧基丙醇聚氧乙烯醚硫酸銨的一種或者幾種的組合。該可聚合表面活性劑可以大大降低親水接觸角，可參與光固化反應，具有極佳的持續親水效果。所述紫外光吸收劑為羥基苯基苯並三唑、羥基二苯甲酮、羥基苯基均三嗪和草醯苯胺的衍生物中的一種或多種組合。該紫外光吸收劑可以吸收紫外光射線並很快地將吸收能以無害的長波射線散發出去，且該吸收劑在該過程中可以幾乎無數次地反覆進行。所述光穩定劑為2，2，6，6-四甲基哌啶的衍生物。所述塗料組合物還包括溶劑；所述溶劑為乙酸乙酯：乙酸丁酯：正丁醇按照質量比為1：2：3混合而得的溶液。添加溶劑能有效調節粘度來適合不同塗布方式。本發明所述的紫外光固化耐候自清潔塗料組合物可以採用現有技術中常見的塗料組合物的製備方法進行製備。實施例1本實施例1涉及一種具有耐候性及自清潔效果的紫外光固化塗料組合物，包括表1所示的重量份數的各組分；按重量份數取各組分，之後將各組分均勻混合，將上述製得的塗料與有機溶劑(質量比為1：2：3的乙酸乙酯、乙酸丁酯、正丁醇的混合溶液)按質量比1：2.5開稀，在PC板上進行噴塗，45℃溫度下烘烤4分鐘，然後進行UV光固化，固化能量為500mJ/cm2。表1對所得塗料的常規塗料性能和耐候性能指標及自清潔性能進行測試，結果見表4。實施例2本實施例涉及一種具有耐候性及自清潔效果的紫外光固化塗料組合物，包括表1所示的重量份數的各組分；按重量份數取各組分，之後將各組分均勻混合，將上述製得的塗料與有機溶劑(質量比為1：2：3的乙酸乙酯、乙酸丁酯、正丁醇的混合溶液)按質量比1：2.5開稀，在PC板上進行噴塗，45℃溫度下烘烤4分鐘，然後進行UV光固化，固化能量為500mJ/cm2。表2對所得塗料的常規塗料性能和耐候性能指標及自清潔性能進行測試，結果見表4。實施例3本實施例涉及一種具有耐候性及自清潔效果的紫外光固化塗料組合物，包括表1所示的重量份數的各組分；按重量份數取各組分，之後將各組分均勻混合，將上述製得的塗料與有機溶劑(質量比為1：2：3的乙酸乙酯、乙酸丁酯、正丁醇的混合溶液)按質量比1：2.5開稀，在PC板上進行噴塗，45℃溫度下烘烤4分鐘，然後進行UV光固化，固化能量為500mJ/cm2。表3性能檢測：分別對實驗例1～3製得的塗層進行性能檢測，測定塗層的附著力、鉛筆硬度、透光率、人工加速老化試驗、初期水接觸角和持續水接觸角性能。具體性能檢測項目及對應的方法如下：一、附著力採用3M610膠帶，百格法對樣張附著力進行測試。評估方法：5B---劃線邊緣光滑，在劃線的邊緣及交叉點處均無油漆脫落；4B---在劃線的交叉點處有小片的油漆脫落，並且脫落總面積小於5％；3B---在劃線的邊緣及交叉點處有小片的油漆脫落，並且脫落總面積在5～15％之間；2B---在劃線的邊緣及交叉點處有成片的油漆脫落，並且脫落總面積在15～35％之間；1B---在劃線的邊緣及交叉點處有成片的油漆脫落，並且脫落總面積在35～65％；0B----在劃線的邊緣及交叉點處有成片的油漆脫落，並且脫落總面積大於65％；二、鉛筆硬度參照國家標準GB/T6739《漆膜硬度鉛筆測定法》。三、透光率參照國家標準GB/2410-80《透明塑料透光率和霧度試驗方法》四、初期親水角在固化好的試樣表面滴4ul去離子水，在20～25℃範圍內用接觸角測試儀測定。五、持續親水角將固化好的試樣放入去離子水中浸泡100h，晾乾後用接觸角測試儀測定。六、人工加速老化實驗參照國家標準GB/T1766-1989《色漆和清漆塗層老化的評級方法》。將實驗例1～3的測試結果，包括附著、鉛筆硬度、透光率、人工加速老化實驗、初期親水和持續親水角，匯總如下表4。表4實施例1～3測試結果實施例1實施例2實施例3附著力5B5B5B鉛筆硬度HBHBF透光率≧92％≧92％≧92％人工加速老化實驗≧800小時≧1000小時≧1200小時初期親水<15°<13°<10°持續親水<30°<25°<25°綜上所述，本發明製備的塗料經過紫外光固化，固化速率快，無需高溫烘烤，節能環保。固化後的塗層，附著力佳，硬度高，耐磨好，塗層的耐候性優異，且具有自清潔效果。本發明具體應用途徑很多，以上所述僅是本發明的優選實施方式。應當指出，以上實施例僅用於說明本發明，而並不用於限制本發明的保護範圍。對於本
技術領域：
的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進，這些改進也應視為本發明的保護範圍。當前第1頁1 2 3