一种UV清面漆涂料及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，特别涉及一种UV清面漆涂料及其制备方法与应用。

背景技术

目前木器家具中木门涂装主要以传统有气喷枪工艺为主，使用的产品多为传统聚氨酯涂料(简称PU面漆)。喷枪喷涂工艺的特点是油雾会大量扩散到空气中，油漆的浪费大，利用率低，且由于PU漆VOC排放量高，对环境的污染大，不符合越来越严峻的环保要求。

光固化涂料(简称UV漆)属于绿色环保涂料，VOC排放量几乎为零，符合环保要求。另外，往复式喷涂可以有效的解决油雾向空气中扩散的问题，喷涂后再用过油槽回收利用，可以很大的提高涂料的利用率，减少浪费，可有效解决传统喷枪喷涂PU面漆存在的问题。但目前的往复喷涂UV漆涂料具有固含量低，表面流平较差，手感差，光泽稳定性差等缺点，不利于产品的推广使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种UV清面漆涂料及其制备方法与应用，旨在解决目前的往复喷涂UV高透哑光清面漆涂料固含量低、表面流平较差、手感差、光泽稳定性差的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

第一方面，本发明提出了一种UV清面漆涂料，包括以下重量份数的组分：脂肪酸改性环氧丙烯酸酯15-30份，脂肪族聚氨酯丙烯酸酯8-15份，热塑性丙烯酸酯5-10份，功能性单体30-60份，光引发剂4-6份，分散剂0.5-2份，消泡剂0.1-0.5份，流平剂0.2-0.6份，消光粉8-15份。

本发明技术方案中，所述脂肪酸改性环氧丙烯酸酯为将脂肪酸与环氧树脂中部分环氧基酯化，余下的环氧基再与丙烯酸酯化制备得到。所述脂肪族聚氨酯丙烯酸酯为脂肪族二异氰酸酯和聚酯多元醇先扩链反应，再和丙烯酸羟基酯酯化合成的一种含有多官能基团的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯。

本发明技术方案中，降低脂肪族聚氨酯丙烯酸酯比例对漆膜效果不产生影响，还具有提高消光性能的优点。本发明体系中的脂肪酸改性环氧丙烯酸酯、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯，功能性单体及热塑性丙烯酸树脂在该涂料体系中作为主要成膜物，均可参与成膜反应。其中，脂肪酸改性环氧丙烯酸酯具有粘度低，流平快，硬度高的特点；脂肪族聚氨酯丙烯酸酯具有很好的柔韧性、流平性及耐黄变性能，其作为辅助树脂能改善脂肪酸改性环氧丙烯酸酯的脆性，并提高漆膜的滑爽性；

本发明技术方案中，热塑性丙烯酸树脂在体系中可以起到一定的防流挂作用；采用不同官能团单体复配兼顾了粘度，稀释力，固化速度，附着力等要求；光引发剂能吸收紫外线能量产生游离基，引发涂层中低聚物和单体发生聚合、交联反应，使体系交联成膜。本发明所采用的分散剂为改性聚氨酯高聚物，其具有良好的分散性，可防止浆料沉淀絮凝。

本发明采用的消泡剂为不含有机硅的聚合物型消泡剂，其具有较强的破泡能力，对体系中产生的微泡效果较好，在实现良好消泡效果的同时又不会影响体系的相融性。

本发明技术方案通过在涂料配方中添加适量的流平剂，可以提髙涂料流平性能，本发明中采用改性聚硅氧类和丙烯酸酯类流平剂搭配使用，可降低表面张力，提高基材的润湿性和流平性，其良好的平滑和流动剂特性用于辐射固化体系时可表现出良好的相容性，有效改善贝纳尔漩涡。

作为本发明所述UV清面漆涂料的优选实施方式，所述脂肪酸改性环氧丙烯酸酯在25℃下的粘度值为3500-6800cps。

作为本发明所述UV清面漆涂料的优选实施方式，所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-苯基丙酮-1(光引发剂1173)、1-羟基-环己基苯甲酮(光引发剂184)、2,4,6-三甲基苯甲酰基-乙氧基-苯基氧化膦(TPO)中的至少一种。

本发明技术方案中，将2-羟基-2-甲基-苯基丙酮-1与1-羟基-环己基苯甲酰酮复配使用，其引发效率强于单独任一一种；2,4,6-三甲基苯甲基-乙氧基-苯基氧化膦受光分解后产生的三甲基苯甲酰基自由基和二苯基膦酰自由基引发活性很高，可实现UV面漆的深层固化。

作为本发明所述UV清面漆涂料的优选实施方式，所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-苯基丙酮-1、1-羟基-环己基苯甲酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-乙氧基-苯基氧化膦三种物质的组合，所述2-羟基-2-甲基-苯基丙酮-1、1-羟基-环己基苯甲酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-乙氧基-苯基氧化膦的重量比为2-羟基-2-甲基-苯基丙酮-1：1-羟基-环己基苯甲酮：2,4,6-三甲基苯甲酰基-乙氧基-苯基氧化膦＝1.5-2.2:2.5-3.5-0.2-1。

作为本发明所述UV清面漆涂料的优选实施方式，所述功能性单体为二丙二醇二丙烯酸酯(DPGDA)、三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)、1,6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)、新戊二醇二丙烯酸酯(NPGDA)、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)中的至少一种。

作为本发明所述UV清面漆涂料的优选实施方式，所述分散剂为改性聚氨酯高聚物；所述消光粉为气相二氧化硅；所述改性聚氨酯高聚物的胺值为4-8mgKOH/g。

本发明所使用的的分散剂为改性聚氨酯高聚物，其具有良好的分散性，可防止浆料沉淀絮凝等特点。本发明使用气相二氧化硅作为消光粉，气相二氧化硅具有高剪切的稳定性，对涂层间的附着力无副作用，在体系中使用可以得到平滑、耐磨损的高质量涂膜，且漆膜透明度高。

进一步地，本发明选取胺值为4-8mgKOH/g的改性聚氨酯高聚物作为分散剂，其可提高气相二氧化硅消光粉的分子排列均匀性，从而防止漆膜表面发花。

第二方面，本发明还提出一种UV清面漆涂料的制备方法，包括如下步骤：

(1)按重量份数称取各组分，将脂肪酸改性环氧丙烯酸酯、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、占功能性单体质量分数为10-50％的单体混合并分散得到分散相A；

(2)将光引发剂、分散剂、流平剂及消泡剂投入所述分散相A中，继续分散得到分散相B；

(3)将消光粉投入所述分散相B中，继续分散得到分散相C；

(4)将热塑性丙烯酸酯、剩余的功能性单体投入所述分散相C中，分散后即得所述UV清面漆涂料。

作为本发明所述UV清面漆涂料的制备方法的优选实施方式，所述步骤(1)中，功能性单体的投入量为功能性单体质量的20％。

本发明技术方案中，控制步骤(1)中功能性单体的添加量为功能性单体总质量的20％，可使体系保持较高粘度，提高各组分的分散均匀程度。

第三方面，本发明还提出了UV清面漆涂料在往复喷涂涂装工艺中的应用。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：

本发明技术方案通过将脂肪酸改性环氧丙烯酸酯、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、功能性单体、光引发剂等复配制备UV清面漆涂料产品，产品流平速度快，固化效率高，固含量接近100％。并将其应用于往复喷涂工艺，使用方便快捷，产品能有效回收，大大提高了产品利用率，减少了材料的损耗；不仅节约成本，且减少了有害物质的排放，可满足日益严苛的环保要求。采用本发明制备的UV清面漆涂料进行各种类型的工件涂装，涂膜具有高丰满度，手感滑爽细腻，光泽稳定性好，透明度高等特点，产品质量得到了很好的提升。

具体实施方式

为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将通过具体实施例对本发明作进一步说明。

本发明实施例1-4及对比例1-3中所用原料来源如下表1所示。

表1.实施例1-4、对比例1-3所用原料来源

实施例1-4、对比例1-3的原料组分如表2所示。实施例1-4、对比例1-3的UV清面漆涂料按如下方法制备：

(1)按重量份数称取各组分，将脂肪酸改性环氧丙烯酸酯、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、质量分数为20％的功能性单体投入分散缸中，在600-800rpm/min速度下分散5-10分钟；

(2)将光引发剂、分散剂、流平剂及消泡剂投入步骤(1)所述分散缸中，在600-800rpm/min速度下，继续分散5-10分钟；

(3)将消光粉投入步骤(2)所述的分散缸中，在600-800rpm/min速度下，继续分散15分钟；

(4)将热塑性丙烯酸酯、剩余的功能性单体投入步骤(3)所述的分散缸中在1200-1500rpm/min速度下分散10分钟，即得所述UV清面漆涂料。

表2.实施例1-4、对比例1-3的原料组分

经检测，实施例1-4、对比例1-3所制备的UV清面漆涂料为微黄透明液体，固含量为98％以上，细度≤30μm。

将实施例1-4、对比例1-3所制备的UV清面漆涂料通过往复机喷涂施工，施工方法为：将实施例1-4、对比例1-3所制备的UV清面漆涂料，加入少量稀释剂或加热，使其达到合适的喷涂粘度后，把准备好可以进行面漆工序的工件进行往复喷涂涂装，然后经过一段时间红外流平，紫外灯固化，其中，完全固化所需能量在400-600mj/c㎡，储存时应避免紫外光或阳光直射，所得气膜性能如表2所示。

表2.实施例1-4、对比例1-3所制备的UV清面漆涂料往复喷涂效果

结合表1、表2可知，实施例1-3中各项指标均达到较好的效果，实施例4、对比例1、对比例2均出现表面发花、光泽浮动大等不良现象，且相较于实施例1，对比例2中采用粘度为30000-75000cps的脂肪酸改性环氧丙烯酸酯作为面漆原料，所制备的面漆粘度较高，气膜表面效果、透明度均不如采用低粘度的脂肪酸改性环氧丙烯酸酯作为原料之别的面漆；对比例3中采用的分散剂为BYK164，其胺值为18mgKOH/g，远远大于实施例2中采用胺值为4-8mgKOH/g的改性聚氨酯高聚物，对比例3中所用分散剂的分子排列性比实施例2中所用分散剂的分子排列性差，会造成消光粉排布不均匀，从而出现漆膜表面发花的现象。

最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。