一種uv-led光固化塗料及其製備方法
2023-08-09 03:17:11 1
一種uv-led光固化塗料及其製備方法
【專利摘要】本發明為一種UV-LED光固化塗料及其製備方法，其特徵在於：所述光固化塗料的組成及質量百分比為：高官能度脂肪酸聚氨酯丙烯酸酯低聚物，6197?20～30%，二官能度聚氨酯丙烯酸酯，6071?10～20%，三官能度功能單體，活性稀釋劑，TMPTA?10～20%，抑泡劑，TEGO920?0.1～0.3%，雙官能度功能單體，活性稀釋劑，NPGDA?10～20%，單官能團功能單體，活性稀釋劑，HEMA?10～20%，流平劑，BYK358N?0.2～0.5%，光引發劑，HABI-L5～10%。本發明具有固化迅速，節能、環保等優點，提升了UV-LED光固化的生產效率。
【專利說明】—種UV-LED光固化塗料及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種光固化塗料，特別是公開一種UV-LED光固化塗料及其製備方法，屬於塗料領域，適用於包裝、建材、電子通訊、交通等行業，具有高效、節能、環保等優勢。
【背景技術】
[0002]光固化是指在紫外光或可見光的作用下，將液態中的低聚物和單體經過交聯聚合而形成固態產物的過程。紫外光固化(UV)是輻射固化技術的一個分支，主要應用於製備光固化塗料。LED是發光二極體的英文縮寫，UV LED是紫外線發光二極體的英文縮寫，新型的UV LED其發光技術和傳統的汞燈發光技術不同，新型UV LED是場致發光，而傳統的汞燈發光是通過某種氣體實現發光的。
[0003]在特殊配比的樹脂中加入光引發劑，促使UV LED光固化設備中的紫外光進行吸收，進而產生自由基或者其他基團，產生一系列反應使樹脂等材料的短時間內快速的轉變成固態，這個樹脂轉化為固態的過程，稱為紫外光固化。UV LED光源採用大功率LED晶片和特殊的光學設計，在生廣環節使用最新的聞功率LED製造工藝，實現了聞品質廣品的聞精度、高強度照射並且 具有比較好的均勻性，使UV粘合劑更快固化，縮短了生產時間，大幅度提聞了生廣效率。
[0004]光固化塗料一般由預聚物、光引發劑、活性稀釋劑和助劑組成。其中光固化預聚體是主要活性組分之一，在光引發劑的引發下發生反應，形成網狀聚合物。低聚物主要包括:不飽和聚酯，丙烯酸樹脂，聚氨酯丙烯酸樹脂，環氧丙烯酸樹脂。光引發劑是一類容易吸收紫外光能量產生活性自由基或活性離子基，進而引發塗料中不飽和基團聚合的物質。活性稀釋劑又稱光活性單體，在光固化塗料的組成體系中兼有固化交聯和溶劑的雙重功能。常用的活性稀釋劑分單官能團，雙官能團和多官能團的化合物。
[0005]光固化塗料和一般熱固化塗料相同，塗布後都有一個由液態轉變為固態的成膜的過程。但是光固化塗料又有自身的特點，在光固化塗料中起稀釋作用的不是一般的溶劑而是活性稀釋劑，亦即不易揮發的單體，它在成膜過程中參加光聚合反應而形成網狀結構。
[0006]LED-UV系統與傳統的UV系統比較，具有以下優點:
ULED與紫外燈方式相比，只需要其I / 4的電能消耗，可節省能耗費用，大大減少了 CO2的排放量；
2、本發明為395nm光源照射固化光源接近可見光，對人體危害小；
3、LED光源元件與紫外線燈相比壽命約為其12倍，光源更換頻度大幅降低，器材耗用隨之減少；
4、LED可做到瞬間開啟或關閉，無需UV燈方式所必須的預熱及降溫時間，作業效率得到提聞;
5、由於紫外線照射裝置與相關配套裝置非常緊湊，無需以往那種較大的機械安裝空間以及管道施工，設置簡單容易。
[0007]CN 102532967 A公布了一種可用於UV-LED光源快速固化的塗料，該發明的特殊齊聚物為巰基改性丙烯酸類樹脂。CN 102482145 A公布了一種可輻射固化光纖塗料組合物的LED固化，該發明用氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯低聚物、反應性稀釋劑單體和光引發劑製備。CN 102652161 A公布了一種可輻射固化地板塗料的LED固化，該發明包括至少一種可輻射固化的低聚物，至少一種光引發劑和至少一種反應性稀釋劑單體，其中光引發劑為常規的I型和II型光引發劑。CN 103396689 A公布了一種LED-UV光源固化塗料，有丙烯酸酯類低聚物、活性稀釋劑、光引發劑、顏填料等製備。上述專利中的光引發劑都為UV常規型光引發劑，效果不佳。
【發明內容】
[0008]本發明的目的是針對現有技術和配套產品存在的缺陷，提供一種UV-LED光固化塗料及其製備方法，本發明是一種無毒環保，節能能源的UV-LED光固化塗料。
[0009]本發明是這樣實現的:一種UV-LED光固化塗料，其特徵在於:所述光固化塗料的組成及質量百分比如下:
高官能度脂肪酸聚氨酯丙烯酸酯低聚物，6197 20~30%，
二官能度聚氨酯丙烯酸酯，6071 10~20%，
三官能度功能單體，活性稀釋劑，TMPTA 10~20%，
抑泡劑，TEG 0920 0.1 ~0.3%,
雙官能度功能單體，活性稀釋劑，NPGDA 10~20%，
單官能團功能單體，活性稀釋劑，HEMA 10~20%，
流平劑，BYK358N 0.2 ~0.5%,
光引發劑，HAB1-L 5~10%;
所述的低聚物包括環氧丙烯酸樹脂、聚氨酯丙烯酸樹脂、聚醚丙烯酸樹脂、聚酯丙烯酸樹脂、丙烯基樹脂和純丙烯酸樹脂；
所述的高官能度脂肪酸聚氨酯丙烯酸酯低聚物是官能度在6~15之間的聚氨酯預聚物，選用長興化學工業股份有限公司生產的Etercure 6197 ；
所述的二官能度聚氨酯丙烯酸酯是脂肪族的二官能度聚氨酯丙烯酸酯預聚物，選用長興化學工業股份有限公司生產的Etercure 6071 ；
所述的活性稀釋劑為二丙二醇類二丙烯酸酯、三丙二醇類二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、I，6-己二醇二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、雙季戊四醇五丙烯酸酯的一種或幾種；
所述的三官能度功能單體為TMPTA，三羥甲基丙烷三丙烯酸酯；
所述的雙官能度功能單體為NPGDA，新戊二醇二丙烯酸酯；
所述的單官能團功能單體為活性稀釋劑HEMA，甲基丙烯酸-β_羥乙酯；
所述的光引發劑為HAB1-L，六芳基二咪唑；
所述的抑泡劑是指有機聚合物類，在TEGO 920，EFKA-2720、BYK 055中選擇其中一種或幾種；
所述流平劑是指丙烯酸酯共聚體溶液，在BYK 388、ΒΥΚ381、ΒΥΚ 358Ν中選擇其中一種或幾種。
[0010]一種上述UV-LED光固化塗料的製備方法，其特徵在於:將低聚物、活性稀釋劑TMPTA和抑泡劑按配比加入拉缸中攪拌800~OOOrpm，攪拌均勻，15~20min ;然後向拉缸中繼續加入活性稀釋劑NPGDA和HEMA，攪拌均勻，攪拌速度500~600rpm，IOmin ;繼續加入流平劑和光引發劑，攪拌速度500~600rpm,3min,攪拌均勻，出料包裝,注意防止自然光照射。
[0011]本發明是以高官能度聚氨酯丙烯酸樹脂和高官能度丙烯酸酯單體為主體，搭配部分三官能度聚氨酯丙烯酸酯樹脂，適當引入部分剛性的單官能度丙烯酸酯單體平衡高官能度丙烯酸酯單體對固化時產生的收縮率，再加入一定量的光引發劑、助劑，改善塗料的施工性能和表面效果。
[0012]本發明採用的HABI可用作光敏引發劑，光譜吸收為300~400nm，更環保，具有比常規光引發劑更好的固化效果。HABI分子中連接兩個咪唑基的化學鍵吸收光後，發生斷裂，生成兩個咪唑自由基，該自由基具有氧化性，可以奪取其它化合物的氫，因此HABI常常被作為光氧化劑和光引發劑用於光固化和光變色材料。本發明優用395nm光源。
[0013]本發明的有益效果是:本發明的UV-LED光固化塗料為透明或半透明膠液，室溫避光儲存時間為一年，固化採用395nm光源照射，具有固化迅速，節能、環保等優點，提升了UV-LED光固化的生產效率。
【具體實施方式】
[0014]本發明一種UV-LED光固化塗料的組成及質量百分比為:高官能度脂肪酸聚氨酯丙烯酸酯低聚物，6197 20~30%，二官能度聚氨酯丙烯酸酯，6071 10~20%，三官能度功能單體，活性稀釋劑，TMPTA 10~20%，抑泡劑，TEG0920 0.1~0.3%，雙官能度功能單體，活性稀釋劑，NPGDA 10~20%，單官能團功能單體，活性稀釋劑，HEMA 10~20%，流平劑，BYK358N 0.2 ~0.5%，光引發劑，HAB1-L 5 ~10%。
[0015]實施例1:
將25g 6197、15g 6071、18g活性稀釋劑TMPTA和0.2g TEGO 920加入拉缸中攪拌，800~lOOOrpm，攪拌均勻，15~20min ;然後向拉缸中繼續加入活性稀釋劑15g NPGDA和19.5gHEMA,攪拌均勻，攪拌速度500~600rpm，IOmin ;繼續加入流平劑0.3g BYK 358N和7g HAB1-L，攪拌速度500~600rpm，3min，攪拌均勻，出料包裝。
[0016]本實施例製得的UV-LED光固化塗料黏度為80KU左右，固化光源為395nm，注意防止自然光照射。
[0017]實施例2:
將23g 6197、16g 6071、18g活性稀釋劑TMPTA和0.2g TEGO 920加入拉缸中攪拌，800~lOOOrpm，攪拌均勻，15~20min ;然後向拉缸中繼續加入活性稀釋劑16g NPGDA和19.5gHEMA,攪拌均勻，攪拌速度500~600rpm，IOmin ;繼續加入流平劑0.3g BYK 358N和7g HAB1-L，攪拌速度500~600rpm，3min，攪拌均勻，出料包裝。
[0018]本實施例製得的UV-LED光固化塗料黏度為80KU左右，固化光源為395nm，注意防止自然光照射。
[0019]實施例3:
將27g 6197、15g 6071、17g活性稀釋劑TMPTA和0.2g TEGO 920加入拉缸中攪拌，800~lOOOrpm，攪拌均勻，15~20min ;然後向拉缸中繼續加入活性稀釋劑16g NPGDA和17.5gHEMA,攪拌均勻，攪拌速度500~600rpm，IOmin ;繼續加入流平劑0.3g BYK 055和7gHAB1-L，攪拌速度500~600rpm，3min，攪拌均勻，出料包裝。
[0020]本實施例製得的UV-LED光固化塗料黏度為80KU左右，固化光源為395nm，注意防止自然光照射。
[0021]實施例4:
將25g 6197、15g 6071、17g活性稀釋劑TMPTA和0.2g TEGO 920加入拉缸中攪拌，800~lOOOrpm，攪拌均勻，15~20min ;然後向拉缸中繼續加入活性稀釋劑16g NPGDA和
18.5gHEMA，攪拌均勻，攪拌速度500~600rpm，IOmin ;繼續加入流平劑0.3g BYK 381和8gHAB1-L，攪拌速度500~600rpm，3min，攪拌均勻，出料包裝。
[0022]本實施例製得的UV-LED光固化塗料黏度為80KU左右，固化光源為395nm，注意防止自然光 照射。
【權利要求】
1.一種UV-LED光固化塗料，其特徵在於:所述光固化塗料的組成及質量百分比如下: 高官能度脂肪酸聚氨酯丙烯酸酯低聚物，6197 20~30%， 二官能度聚氨酯丙烯酸酯，6071 10~20%， 三官能度功能單體，活性稀釋劑，TMPTA 10~20%， 抑泡劑，TEG0920 0.1 ~0.3%, 雙官能度功能單體，活性稀釋劑，NPGDA 10~20%， 單官能團功能單體，活性稀釋劑，HEMA 10~20%， 流平劑，BYK358N 0.2 ~0.5%, 光引發劑，HAB1-L 5~10%; 所述的低聚物包括環氧丙烯酸樹脂、聚氨酯丙烯酸樹脂、聚醚丙烯酸樹脂、聚酯丙烯酸樹脂、丙烯基樹脂和純丙烯酸樹脂； 所述的高官能度脂肪酸聚氨酯丙烯酸酯低聚物是官能度在6~15之間的聚氨酯預聚物； 所述的二官能度聚氨酯丙烯酸酯是脂肪族的二官能度聚氨酯丙烯酸酯預聚物； 所述的活性稀釋劑為二丙二醇類二丙烯酸酯、三丙二醇類二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、I，6-己二醇二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、雙季戊四醇五丙烯酸酯的一種或幾種； 所述的三官能度功能單體為TMPTA，三羥甲基丙烷三丙烯酸酯； 所述的雙官能度功能單體為NPGDA，新戊二醇二丙烯酸酯； 所述的單官能團功能單體為活性稀釋劑HEMA，甲基丙烯酸_β -羥乙酯； 所述的光引發劑為HAB1-L，六芳基二咪唑； 所述的抑泡劑是指有機聚合物類，在TEGO 920，EFKA-2720、BYK 055中選擇其中一種或幾種； 所述流平劑是指丙烯酸酯共聚體溶液，在BYK 388、ΒΥΚ381、ΒΥΚ 358Ν中選擇其中一種或幾種。
2.根據權利要求1所述的一種UV-LED光固化塗料，其特徵在於:所述的高官能度脂肪酸聚氨酯丙烯酸酯低聚物選用長興化學工業股份有限公司生產的Etercure 6197 ;所述的二官能度聚氨酯丙烯酸酯選用長興化學工業股份有限公司生產的Etercure 6071。
3.—種權利要求1或2中任意一項所述UV-LED光固化塗料的製備方法，其特徵在於:將低聚物、活性稀釋劑TMPTA和抑泡劑按配比加入拉缸中攪拌800~OOOrpm，攪拌均勻，15~20min ;然後向拉缸中繼續加入活性稀釋劑NPGDA和HEMA，攪拌均勻，攪拌速度500~600rpm, IOmin ;繼續加入流平劑和光引發劑,攪拌速度500~600rpm, 3min,攪拌均勻，出料包裝，注意防止自然光照射。
【文檔編號】C09D7/12GK103980812SQ201410210628
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月19日 優先權日:2014年5月19日
【發明者】宗正新, 陳凱, 馮志峰, 劉慶 申請人:上海正歐實業有限公司