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一种超耐磨3D紫外光涂料及其制备方法

文献发布时间:2024-02-23 23:03:16



技术领域

本发明涉及紫外光固化技术领域,尤其涉及IPC C09D175,更具体地涉及,一种超耐磨3D紫外光涂料及其制备方法。

背景技术

紫外光涂料是一种光固化涂料,其在紫外灯照射后,具有优异的耐候性和耐刮性,被广泛地应用于木地板的保护上。随着环境保护意识的增强,越来越多的代替木材的产品出现,其中,3D打印木板由于其逼真的效果,在装修市场上广受好评,但3D打印木板的表面容易刮花,需要特定的涂料进行保护,同时涂料需要高清晰度以显示木板的木质花纹。

传统的做法是用喷涂PU面漆。但喷涂PU面漆的工序多,工时长,同时,在使用PU漆的过程中,释放的大量有机溶剂污染大气,整体的效率和效益都不高,降低了涂装的整体效率。

现有专利CN201510775592.9公开了一种紫外光固化高硬度耐磨哑光清面漆,其中聚氨酯丙烯酸酯40-60%,单体15-25%,白碳黑气相二氧化硅1-10%,气相氧化铝2-10%,光引发剂3-5%,助剂0.5-1%,溶剂5-10%。运用该高硬度耐磨UV哑光清面漆做面漆,可提高整体的涂漆效率,对环境友好,可减少有机溶剂的排放。但其耐磨性能、清晰度、流动性还有待提升。

发明内容

为了解决现有技术中的问题,本发明第一方面提供了一种超耐磨3D紫外光涂料,其制备原料,按质量份计,包括50~60份高官能度聚氨酯丙烯酸酯,10~15份单体、2~8份分散剂、30~45份填料、3~8份光引发剂。

进一步优选的,所述超耐磨3D紫外光涂料,其制备原料,按质量份计,包括55份高官能度聚氨酯丙烯酸酯,10份单体、2份分散剂、30份填料、3份光引发剂。

优选的,所述高官能度聚氨酯丙烯酸酯的官能度为6~9。

优选的,所述高官能度聚氨酯丙烯酸酯的型号为CN9006 NS、CN9010 NS、CN9013NS或CN9013LV NS,购自沙多玛公司。

优选的,所述单体包括1,6-己二醇二丙烯酸酯、乙氧化双酚A二丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙烯酸异辛酯、丙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的一种或多种。进一步优选的,为1,6-己二醇二丙烯酸酯。

优选的,所述分散剂的胺值为5~20KOH/g。

优选的,所述分散剂包括DISPERBYK-168TF、DISPERBYK-168、DISPERBYK-167、DISPERBYK-169、DISPERBYK-182中的一种或多种。

优选的,所述DISPERBYK-168TF、DISPERBYK-168、DISPERBYK-167、DISPERBYK-169、DISPERBYK-182购自毕克公司。

本发明中,选用特定型号的分散剂DISPERBYK-168TF,既能够提高超耐磨3D紫外光涂料的透明度和耐磨性、又能降低超耐磨3D紫外光涂料的粘度。本发明人推测,分散剂DISPERBYK-168TF作为一种低迁移无锡分散剂,其解凝絮作用能改善UV涂料的透明度和光泽感,其中的丙氧基甘油三丙烯酸酯(GPTA)能够和本体系中的高官能度聚氨酯丙烯酸酯、单体更好地融合,且在紫外灯的照射下,参与高官能度聚氨酯丙烯酸酯和单体之间的交联反应,从而提高了超耐磨3D紫外光涂料的透明度和耐磨性。此外,分散剂DISPERBYK-168TF能够通过空间位阻从而提高体系中的填料、聚氨酯丙烯酸酯、单体的稳定性和降低凝絮作用,进而降低体系的粘度,缩短分散时间,提高透明度。

优选的,所述填料包括氧化铝、二氧化硅、碳酸钙、氧化锌中的两种以上;进一步优选的,为氧化铝和二氧化硅。

优选的,所述氧化铝和二氧化硅的质量比为(4~6):1;进一步优选的,为5:1。

优选的,所述氧化铝的平均粒径为100~200微米,进一步优选的,为140微米。

优选的,所述二氧化硅的比表面积为150~250m

本发明中,通过添加5:1的氧化铝和二氧化硅,其中氧化铝的平均粒径为140微米,二氧化硅的比表面积为200±25m

优选的,所述光引发剂包括光引发剂184、光引发剂1173、光引发剂BP、光引发剂754、光引发剂MBF、光引发剂651、光引发剂BMS、光引发剂2959中的一种或多种。

本发明中,通过选择特定的光引发剂1173,提高了超耐磨3D紫外光涂料的耐黄变效果,也提高了超耐磨3D紫外光涂料稳定性。本发明人在考虑到本体系中的超耐磨3D紫外光涂料作为一个透明体系,需要更加注重其耐黄变效果,本发明人选择了市面上常见的8种光引发剂,将CN9010 NS、1,6-己二醇二丙烯酸酯按比例混合,平均分成8份,分别加入3wt%的光引发剂,最终发现光引发剂1173的效果最强。本发明人推测,在本体系中,2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮中的芳香酮结构吸收了紫外线能量后,其结构中的一个电子会被激发到更高能级,成为激发态,从而与CN9010 NS、1,6-己二醇二丙烯酸酯或分散剂中的丙烯酸酯进行反应,形成一个自由基,该自由基继续与其它单体反应,形成聚合物。该结构在本体系中能抑制活性基团的反应,从而达到最佳的抗黄变效果,其它光引发剂的效果均次于光引发剂1173。

本发明中,通过控制50~60份高官能度聚氨酯丙烯酸酯,10~15份单体、2~8份分散剂、30~45份填料、3~8份光引发剂,其中填料为氧化铝、二氧化硅,比例为5:1,在降低了超耐磨3D紫外光涂料的粘度的同时,提高了超耐磨3D紫外光涂料耐磨性能。本发明人发现,在本体系中,高官能度聚氨酯丙烯酸酯、单体、分散剂、填料、光引发剂的用量质量比,影响着超耐磨3D紫外光涂料的粘度、透明度和耐磨性。本发明人通过大量的实验,确定了在本体系中,在达到最优的耐磨性的同时,也达到了最佳的透明度和流动性的各成分比例。

本发明第二方面提供了一种超耐磨3D紫外光涂料的制备方法,包括以下步骤:按照超耐磨3D紫外光涂料的制备原料的质量比,在容器依次加入聚氨酯丙烯酸酯和单体、分散剂,光引发剂,使用分散机分散均匀后,加入部分填料分散均匀后,再加入全部的填料分散20~30分钟,其中,转数为1500~2000转每分钟。

优选的,分散时间为25min。

优选的,转速为1700转每分钟。

有益效果

1、本发明中,通过添加5:1的氧化铝和二氧化硅,其中氧化铝的平均粒径为140微米,二氧化硅的比表面积为200±25m

2、本发明中,选用特定型号的分散剂DISPERBYK-168TF,既能够提高超耐磨3D紫外光涂料的透明度和耐磨性、又能降低超耐磨3D紫外光涂料的粘度。

3、本发明中,通过选择特定的光引发剂1173,提高了超耐磨3D紫外光涂料的耐黄变效果,也提高了超耐磨3D紫外光涂料稳定性。

4、本发明中,通过控制50~60份高官能度聚氨酯丙烯酸酯,10~15份单体、2~8份分散剂、30~45份填料、3~8份光引发剂,其中填料为氧化铝、二氧化硅,比例为5:1,在降低了超耐磨3D紫外光涂料的粘度的同时,提高了超耐磨3D紫外光涂料耐磨性能。

5、本发明中采用最简单的组分,与其它UV涂料相比,减少了物质种类的添加,但依旧达到了最佳的耐磨性能,透明度和流动性,容易加工使用,提高了买家的使用感,同时固化速度合适,不影响重涂性。

具体实施方式

实施例1

本实施例第一方面提供了一种超耐磨3D紫外光涂料,其制备原料,按质量份计,为55份高官能度聚氨酯丙烯酸酯,10份单体、2份分散剂、30份填料、3份光引发剂。

所述高官能度聚氨酯丙烯酸酯的官能度为6。

所述高官能度聚氨酯丙烯酸酯的型号为CN9010 NS购自沙多玛公司。

所述单体为1,6-己二醇二丙烯酸酯。

所述分散剂的胺值为10KOH/g。

所述分散剂为DISPERBYK-168TF。

所述DISPERBYK-168TF购自毕克公司。

所述填料为氧化铝和二氧化硅。

所述氧化铝和二氧化硅的质量比为5:1。

所述氧化铝的平均粒径为140微米。

所述二氧化硅的比表面积为200±25m

所述氧化铝购自南通金东方S400。

所述二氧化硅购自德固赛A200。

所述光引发剂为光引发剂1173。

本实施例第二方面提供了一种超耐磨3D紫外光涂料的制备方法,包括以下步骤:在500mL的容器依次加入165克聚氨酯丙烯酸酯和30克单体、6克分散剂,9克光引发剂,使用分散机分散均匀后,加入15克的二氧化硅分散均匀后,在加入75克的氧化铝分散25分钟,其中,转数为1700转每分钟。

对比例1

本对比例第一方面提供了一种超耐磨3D紫外光涂料,其制备原料,按质量份计,为65份高官能度聚氨酯丙烯酸酯,8份单体、2份分散剂、31份填料、4份光引发剂。

所述高官能度聚氨酯丙烯酸酯的官能度为6。

所述高官能度聚氨酯丙烯酸酯的型号为CN9010 NS购自沙多玛公司。

所述单体为1,6-己二醇二丙烯酸酯。

所述分散剂的胺值为10KOH/g。

所述分散剂为DISPERBYK-168TF。

所述DISPERBYK-168TF购自毕克公司。

所述填料为氧化铝和二氧化硅。

所述氧化铝和二氧化硅的质量比为25:6。

所述氧化铝的平均粒径为140微米。

所述二氧化硅的比表面积为200±25m

所述光引发剂为光引发剂1173。

本对比例第二方面提供了一种超耐磨3D紫外光涂料的制备方法,包括以下步骤:在500mL的容器依次加入195克聚氨酯丙烯酸酯和24克单体、6克分散剂,12克光引发剂,使用分散机分散均匀后,加入18克的二氧化硅分散均匀后,在加入75克的氧化铝分散25分钟,其中,转数为1700转每分钟。

对比例2

本对比例第一方面提供了一种超耐磨3D紫外光涂料,其制备原料,按质量份计,为75份高官能度聚氨酯丙烯酸酯,7份单体、1份分散剂、15份填料、2份光引发剂。

所述高官能度聚氨酯丙烯酸酯的官能度为6。

所述高官能度聚氨酯丙烯酸酯的型号为CN9010 NS购自沙多玛公司。

所述单体为1,6-己二醇二丙烯酸酯。

所述分散剂的胺值为10KOH/g。

所述分散剂为DISPERBYK-168TF。

所述DISPERBYK-168TF购自毕克公司。

所述填料为氧化铝和二氧化硅。

所述氧化铝和二氧化硅的质量比为2:1。

所述氧化铝的平均粒径为140微米。

所述二氧化硅的比表面积为200±25m

所述光引发剂为光引发剂1173。

本对比例第二方面提供了一种超耐磨3D紫外光涂料的制备方法,包括以下步骤:在500mL的容器依次加入225克聚氨酯丙烯酸酯和21克单体、3克分散剂,6克光引发剂,使用分散机分散均匀后,加入15克的二氧化硅分散均匀后,在加入30克的氧化铝分散25分钟,其中,转数为1700转每分钟。

对比例3本对比例第一方面提供了一种超耐磨3D紫外光涂料,其制备原料,按质量份计,为65份高官能度聚氨酯丙烯酸酯,8份单体、2份分散剂、15份填料、4份光引发剂。

对比例3的具体实施方法同实施例1,不同之处在于,所述的氧化铝和二氧化硅的质量比为1:1。

对比例4

本对比例的具体实施方法同实施例1,不同之处在于,高官能度聚氨酯丙烯酸酯为65份,单体为8份、分散剂为2份、填料为11份、光引发剂为4份。除份数不同外其他与实施例相同。

对比例5

本对比例的具体实施方法同实施例1,不同之处在于,高官能度聚氨酯丙烯酸酯为65份,单体为8份、分散剂为2份、填料为18份、光引发剂为4份。除份数不同外其他与实施例相同。

性能测试

1、将分散好的实施例1、对比例1~4的超耐磨3D紫外光涂料,使用转子粘度计,进行测试,粘度测试结果计入表1。使用辊涂设备,在有白色底涂基材表面10cm×10cm分别涂上190克实施例1、对比例1~4的超耐磨3D紫外光涂料,测试固化能量200mj/cm

表1

2、将分别涂有190克实施例1、对比例1~4的超耐磨3D紫外光涂料的基材,制板,将所制板面切成10*10厘米大小的板块。中间打孔,使用Taber耐磨仪进行测试,测试的标准为耐磨仪每边负重500克,180目砂纸,砂纸每200转一换。分别记录出现白色的底涂时所换砂纸的次数,并记下出现白色的底涂时的耐磨转数,标准。

测试结果见表2。

表2

技术分类

06120116305563