專利名稱：一種新型uv光固化粉末涂料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種UV光固化涂料，特別涉及一種UV光固化粉末涂料。
背景技術(shù)：
紫外光固化涂料是本世紀(jì)60年代發(fā)展起來(lái)的一種新型涂料，70年代隨著國(guó)際上對(duì)能源、生態(tài)和環(huán)保等法規(guī)的制定，進(jìn)一步促進(jìn)了這類涂料的發(fā)展。這種涂料是以高能量的紫外光作為固化能源，由涂料中的光引發(fā)劑吸收紫外光能形成自由基，引發(fā)光敏樹(shù)脂和活性稀釋劑分子，進(jìn)而發(fā)生連鎖聚合反應(yīng)，使涂膜達(dá)到固化。這種固化方式賦予光固化涂料許多優(yōu)點(diǎn)涂料可以100％固化成膜、無(wú)溶劑揮發(fā)污染問(wèn)題、能量利用率高等，因此近十幾年來(lái)發(fā)展迅速。
粉末涂料是一種與傳統(tǒng)液體涂料完全不同的無(wú)溶劑涂料，是由各種聚合物，顏料，助劑等混合后粉碎加工而成，其設(shè)備和塑料加工設(shè)備相近。粉末涂料具有簡(jiǎn)化工序，節(jié)約能源和資源，無(wú)環(huán)境污染，生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)。主要用于金屬器件涂裝，現(xiàn)已廣泛用于家用電器、儀器儀表、汽車部件、輸油管道等各個(gè)方面，也是發(fā)展很快的涂料品種之一。
雖然粉末涂料和UV固化涂料與傳統(tǒng)涂料相比有許多優(yōu)點(diǎn)，但在應(yīng)用上仍有許多局限性。熱固型粉末涂料加工溫度高、固化時(shí)間長(zhǎng)，不能在塑料、木材、紙張等熱敏基材上使用，也不適合焊錫件、電子元件等不耐熱物品的涂裝；另外，由于其熔融流平和固化同步進(jìn)行，流平時(shí)間短，易出現(xiàn)橘皮、縮孔等現(xiàn)象，影響表面質(zhì)量。液態(tài)UV固化涂料由于仍含有活性稀釋劑，使用過(guò)程中會(huì)刺激皮膚和眼睛，而且液態(tài)材料滲入底材的未固化組份，會(huì)不斷散發(fā)到空氣中去，造成空氣污染。
UV固化粉末涂料是將粉末涂料加工技術(shù)與UV固化技術(shù)相結(jié)合的一項(xiàng)新型涂料技術(shù)，它綜合了傳統(tǒng)粉末涂料和液體UV固化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，克服了這兩者的缺陷。與粉末涂料相比，UV粉末熔融溫度為100～140℃，比熱固型粉末涂料的熔融溫度(177～200℃)低，固化速度以秒計(jì)，比熱固型粉末涂料的速度(10～30min)快得多，因而一般的熱敏材料如MDF板(中密度纖維板)、木材、塑料、紙張及一些不耐高溫烘烤的金屬器件都可以用UV固化粉末涂料涂裝。UV粉末涂料的粉體是熱穩(wěn)定的，使其加工更容易，可以采用普通的擠出機(jī)加工，而不會(huì)因加工溫度高而出現(xiàn)交聯(lián)現(xiàn)象；UV粉末涂料的熔融和固化分為兩個(gè)明顯的階段，解決了熱固性粉末涂料流平和固化重疊的問(wèn)題。其熔融、流動(dòng)可在UV固化前達(dá)到最佳熔融流平狀態(tài)，保證漆膜理想的平整度。與UV固化的液體涂料相比，UV粉末涂料的原料為高分子量的樹(shù)脂，避免了液體UV涂料中活性稀釋劑的危害，而且收縮率低，與基材附著力高；UV粉末涂料一次涂裝即可形成質(zhì)量?jī)?yōu)良的厚漆膜(75～125um)，減少了UV液體涂料多次涂敷的繁雜工藝；UV粉末涂料噴涂濺落的粉體便于回收使用，較液體UV涂料更經(jīng)濟(jì)。韓國(guó)專利KR9505345公開(kāi)了用碳酸鈣和二氧化硅是作為一種填料加入粉末涂層組分的專利技術(shù)。UCB公司專利WO0241078介紹了以二氧化硅和碳酸鈣是作為一種填料加入的液體UV輻射固化涂料，加入填料可改善涂層的性能。該公司的另一篇專利US6017640公開(kāi)了用一種含有反應(yīng)型無(wú)機(jī)納米顆粒的可紫外固化或熱固化的粉末涂層組分，可以明顯增進(jìn)涂層的硬度、抗有機(jī)溶劑性和提高光澤度等性能。因此，同樣是無(wú)溶劑環(huán)保型涂料的UV粉末涂料比熱固粉末涂料和UV固化液體涂料具有更高的技術(shù)優(yōu)勢(shì)、經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)和生態(tài)優(yōu)勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種新型UV光固化粉末涂料。
本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種UV光固化粉末涂料，它包括(1)光引發(fā)劑，(2)預(yù)聚物樹(shù)脂，(3)助劑，(4)無(wú)機(jī)納米材料，其各組分含量為光引發(fā)劑1～7％；預(yù)聚物樹(shù)脂70～90％；助劑1～5％；無(wú)機(jī)納米材料2～15％。
一種優(yōu)選方案，其中所述的UV光固化粉末涂料的各組分含量為光引發(fā)劑2～5％；預(yù)聚物樹(shù)脂80～90％；助劑3～4％；無(wú)機(jī)納米材料5～10％。
一種優(yōu)選方案，其中所述的無(wú)機(jī)納米材料為納米級(jí)碳酸鈣或二氧化硅包裹的碳酸鈣。
本發(fā)明的UV光固化粉末涂料的組成是由預(yù)聚物樹(shù)脂、光引發(fā)劑、助劑及無(wú)機(jī)納米材料組成的，其中主體預(yù)聚物樹(shù)脂決定涂料固化后的總體性能，包括固化過(guò)程中的粘度及固化后涂膜的硬度、柔韌性、耐候性和耐化學(xué)品性等，因此，樹(shù)脂的選擇是決定粉末涂料性能的關(guān)鍵。UV固化粉末涂料常用樹(shù)脂有環(huán)氧丙烯酸酯、丙烯酸樹(shù)脂、不飽和聚酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯。本發(fā)明實(shí)施例中使用的預(yù)聚物樹(shù)脂為UCB公司提供的Uvecoat TM系列，Uvecoat 3000、Uvecoat 3001、Uvecoat 9010，但并不僅限于這些。光引發(fā)劑決定著涂料光固化反應(yīng)的速度，在UV固化粉末涂料中光引發(fā)劑的選擇是非常重要的問(wèn)題，首先，所用的光引發(fā)劑在常溫下必須是固體，此外還要考慮引發(fā)劑熔融后與樹(shù)脂的相容性及引發(fā)劑的深層固化問(wèn)題。自由基光引發(fā)劑引發(fā)聚合后能得到良好裝飾效果和優(yōu)良耐候性的涂層，本發(fā)明選擇的引發(fā)劑為自由基型光引發(fā)劑，包括安息香衍生物，如安息香乙醚、安息香雙甲醚(Irgacure 651)；取代的苯乙酮類衍生物，如1-羥基環(huán)己基苯乙酮(Irgacure 184)、對(duì)-羥乙基醚基-α，α-二甲基苯乙酮(Darocur 2959)以及它們的組合物Irgacure 651/Darocur 2959、Irgacure 184/Darocur 2959。為了提高UV光固化粉末涂料的涂布性能及使用性能也需要加入一些助劑，包括阻聚劑、消泡劑、流平劑等，其中阻聚劑為對(duì)苯二酚和對(duì)甲氧基苯酚，消泡劑為BYK088，流平劑為BYK373。本發(fā)明中通過(guò)添加不同納米材料對(duì)涂料進(jìn)行改性，通過(guò)加入不同種類的納米材料如CaCO3、SiO2包裹的CaCO3納米粒子可以很好提高涂膜硬度和耐酸堿性。
本發(fā)明的UV光固化粉末涂料的制備及使用方法是，將本發(fā)明中提出的光引發(fā)劑、預(yù)聚物樹(shù)脂、助劑以及無(wú)機(jī)納米材料先按一定比例預(yù)混后，采用普通擠出機(jī)熱熔混料，經(jīng)壓片冷卻、破碎、再粉碎成細(xì)粉(180目)。用壓縮空氣將干粉末經(jīng)噴槍噴射到待噴底材上，先經(jīng)紅外線輻射使粉末熔融并保持熔融態(tài)，再經(jīng)紫外輻射光固化成份交聯(lián)使涂層成膜。
具體實(shí)施例方式
下面通過(guò)具體的比較例和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明比較例1將83.7g預(yù)聚物樹(shù)脂Uvecoat 3000和9.3g預(yù)聚物樹(shù)脂Uvecoat 9001，4g光引發(fā)劑Irgacure 651，3g助劑(其中阻聚劑對(duì)甲氧基苯酚0.5克、流平劑BYK3731.5克、消泡劑BYK0881.0克)，熔融混合均勻后，冷卻粉碎成細(xì)粉(180目)，噴涂于基材后，于紅外線下在120℃下充分熔融流平，再用1kw高壓汞燈，以80W.cm-1照度的紫外光照射固化，測(cè)定涂膜表面硬度為2H、附著力為99％，抗沖擊性為50。(硬度按GB6739-86方法測(cè)試、附著力按按GB9286-88方法測(cè)試、抗沖擊性按GB1732-88方法測(cè)試。)比較例2將68.3g預(yù)聚物樹(shù)脂Uvecoat 3000和22.7g預(yù)聚物樹(shù)脂Uvecoat 9001，5g光引發(fā)劑Irgacure184，4g助劑(其中阻聚劑對(duì)甲氧基苯酚0.5克、流平劑BYK3732.0克、消泡劑BYK0881.5克)，熔融混合均勻后，冷卻粉碎成細(xì)粉(180目)，噴涂于基材后，于紅外線下在120℃下充分熔融流平，再用1kw高壓汞燈，以80W.cm-1照度的紫外光照射固化，測(cè)定涂膜性能。(硬度按GB6739-86方法測(cè)試、附著力按按GB9286-88方法測(cè)試、抗沖擊性按GB1732-88方法測(cè)試。)比較例3將79.9g預(yù)聚物樹(shù)脂Uvecoat 3001和14.1g預(yù)聚物樹(shù)脂Uvecoat 9001，1g光引發(fā)劑Darocure2959，5g助劑(其中阻聚劑對(duì)甲氧基苯酚1.0克、流平劑BYK3732.0克、消泡劑BYK0882.0克)，熔融混合均勻后，冷卻粉碎成細(xì)粉(180目)，噴涂于基材后，于紅外線下在120℃下充分熔融流平，再用1kw高壓汞燈，以80W.cm-1照度的紫外光照射固化，測(cè)定涂膜性能。(硬度按GB6739-86方法測(cè)試、附著力按按GB9286-88方法測(cè)試、抗沖擊性按GB1732-88方法測(cè)試。)比較例4將85.5g預(yù)聚物樹(shù)脂Uvecoat 3000和4.5g預(yù)聚物樹(shù)脂Uvecoat 9001，7g光引發(fā)劑Darocure2959，3g助劑(其中阻聚劑對(duì)甲氧基苯酚0.5克、流平劑BYK3731.5克、消泡劑BYK0881.0克)，熔融混合均勻后，冷卻粉碎成細(xì)粉(180目)，噴涂于基材后，于紅外線下在120℃下充分熔融流平，再用1kw高壓汞燈，以80W.cm-1照度的紫外光照射固化，測(cè)定涂膜性能。(硬度按GB6739-86方法測(cè)試、附著力按按GB9286-88方法測(cè)試、抗沖擊性按GB1732-88方法測(cè)試。)比較例5
將76.8g預(yù)聚物樹(shù)脂Uvecoat 3000和19.2g預(yù)聚物樹(shù)脂Uvecoat 9001，3g光引發(fā)劑Irgacure651/Darocure2959(1∶1)，1g助劑(其中阻聚劑對(duì)甲氧基苯酚0.1克、流平劑BYK3730.4克、消泡劑BYK0880.5克)，熔融混合均勻后，冷卻粉碎成細(xì)粉(180目)，噴涂于基材后，于紅外線下在120℃下充分熔融流平，再用1kw高壓汞燈，以80W.cm-1照度的紫外光照射秒固化，測(cè)定涂膜性能。(硬度按GB6739-86方法測(cè)試、附著力按按GB9286-88方法測(cè)試、抗沖擊性按GB1732-88方法測(cè)試。)比較例6將82.7g預(yù)聚物樹(shù)脂Uvecoat 3001和11.3g預(yù)聚物樹(shù)脂Uvecoat 9001，4g光引發(fā)劑Irgacure184/Darocure2959(3∶1)，2g助劑(其中阻聚劑對(duì)甲氧基苯酚0.2克、流平劑BYK3731.0克、消泡劑BYK0880.8克)，熔融混合均勻后，冷卻粉碎成細(xì)粉(180目)，噴涂于基材后，于紅外線下在120℃下充分熔融流平，再用1kw高壓汞燈，以80W.cm-1照度的紫外光照射固化，測(cè)定涂膜性能。(硬度按GB6739-86方法測(cè)試、附著力按按GB9286-88方法測(cè)試、抗沖擊性按GB1732-88方法測(cè)試。)實(shí)施例1將84g預(yù)聚物樹(shù)脂Uvecoat 3001和6g預(yù)聚物樹(shù)脂Uvecoat 9001，2g光引發(fā)劑Irgacure184/Darocure2959(1∶3)，3g助劑(其中阻聚劑對(duì)甲氧基苯酚0.2克、流平劑BYK3732.0克、消泡劑BYK0880.8克)，納米CaCO35g，熔融混合均勻后，冷卻粉碎成細(xì)粉(180目)，噴涂于基材后，于紅外線下在120℃下充分熔融流平，再用1kw高壓汞燈，以80W.cm-1照度的紫外光照射固化，測(cè)定涂膜性能。(硬度按GB6739-86方法測(cè)試、附著力按按GB9286-88方法測(cè)試、抗沖擊性按GB1732-88方法測(cè)試。)
實(shí)施例2將79g預(yù)聚物樹(shù)脂Uvecoat 3001和2g預(yù)聚物樹(shù)脂Uvecoat 9001，5g光引發(fā)劑Irgacure184/Darocure2959(1∶3)，4g助劑(其中阻聚劑對(duì)甲氧基苯酚0.2克、流平劑BYK3733.0克、消泡劑BYK0880.8克)，納米CaCO310g，熔融混合均勻后，冷卻粉碎成細(xì)粉(180目)，噴涂于基材后，于紅外線下在120℃下充分熔融流平，再用1kw高壓汞燈，以80W.cm-1照度的紫外光照射固化，測(cè)定涂膜性能。(硬度按GB6739-86方法測(cè)試、附著力按按GB9286-88方法測(cè)試、抗沖擊性按GB1732-88方法測(cè)試。)實(shí)施例3將70g預(yù)聚物樹(shù)脂Uvecoat 3000和12g預(yù)聚物樹(shù)脂Uvecoat 9001，5g光引發(fā)劑Irgacure651/Darocure2959(1∶3)，3g助劑(其中阻聚劑對(duì)甲氧基苯酚0.2克、流平劑BYK3732.0克、消泡劑BYK0880.8克)，SiO2包裹的納米CaCO310g，熔融混合均勻后，冷卻粉碎成細(xì)粉(180目)，噴涂于基材后，于紅外線下在120℃下充分熔融流平，再用1kw高壓汞燈，以80W.cm-1照度的紫外光照射固化，測(cè)定涂膜性能。(硬度按GB6739-86方法測(cè)試、附著力按按GB9286-88方法測(cè)試、抗沖擊性按GB1732-88方法測(cè)試。)實(shí)施例4將77.5g預(yù)聚物樹(shù)脂Uvecoat 3000和8.5g預(yù)聚物樹(shù)脂Uvecoat 9001，4g光引發(fā)劑Irgacure651/Darocure2959(1∶3)，4g助劑(其中阻聚劑對(duì)甲氧基苯酚0.2克、流平劑BYK3733.0克、消泡劑BYK0880.8克)，SiO2包裹的納米CaCO36g，熔融混合均勻后，冷卻粉碎成細(xì)粉(180目)，噴涂于基材后，于紅外線下在120℃下充分熔融流平，再用1kw高壓汞燈，以80W.cm-1照度的紫外光照射固化，測(cè)定涂膜性能。(硬度按GB6739-86方法測(cè)試、附著力按按GB9286-88方法測(cè)試、抗沖擊性按GB1732-88方法測(cè)試。)實(shí)施例5將80g預(yù)聚物樹(shù)脂Uvecoat 3000和6g預(yù)聚物樹(shù)脂Uvecoat 9001，3g光引發(fā)劑Darocure2959，3g助劑(其中阻聚劑對(duì)甲氧基苯酚0.2克、流平劑BYK3732.0克、消泡劑BYK0880.8克)，SiO2包裹的納米CaCO38g，熔融混合均勻后，冷卻粉碎成細(xì)粉(180目)，噴涂于基材后，于紅外線下在120℃下充分熔融流平，再用1kw高壓汞燈，以80W.cm-1照度的紫外光照射固化，測(cè)定涂膜性能。(硬度按GB6739-86方法測(cè)試、附著力按按GB9286-88方法測(cè)試、抗沖擊性按GB1732-88方法測(cè)試。)試驗(yàn)結(jié)果

固化條件1KW高壓汞燈，照度80W/cm
硬度測(cè)試按GB6739-86方法測(cè)試附著力測(cè)試劃格法按GB9286-88方法測(cè)試抗沖擊強(qiáng)度按GB1732-88方法測(cè)試通過(guò)表中數(shù)據(jù)可以說(shuō)明，在本發(fā)明的光固化粉末涂料中添加無(wú)機(jī)納米級(jí)碳酸鈣以及二氧化硅包裹的碳酸鈣對(duì)涂料進(jìn)行了改性，使該涂料具有熔融溫度低、固化速度快、固化漆膜附著力好、硬度高和表面平整性好及無(wú)桔皮現(xiàn)象的特點(diǎn)，綜合性能優(yōu)于目前使用的熱固化粉末涂料，尤其可用于熱敏性材料如中密度板等。
權(quán)利要求
1.一種UV光固化粉末涂料，它包括(1)光引發(fā)劑，(2)預(yù)聚物樹(shù)脂，(3)助劑，(4)無(wú)機(jī)納米材料，其各組分含量為光引發(fā)劑1～7％；預(yù)聚物樹(shù)脂70～90％；助劑1～5％；無(wú)機(jī)納米材料2～15％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的UV光固化粉末涂料，其特征在于，所述的各組分含量為光引發(fā)劑2～5％；預(yù)聚物樹(shù)脂80～90％；助劑3～4％；無(wú)機(jī)納米材料5～10％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的UV光固化粉末涂料，其特征在于，所述的無(wú)機(jī)納米材料為納米級(jí)碳酸鈣或二氧化硅包裹的碳酸鈣。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種UV光固化涂料，特別涉及一種UV光固化粉末涂料，它包括(1)光引發(fā)劑，(2)預(yù)聚物樹(shù)脂，(3)助劑，(4)無(wú)機(jī)納米材料，其各組分含量為光引發(fā)劑1～7％；預(yù)聚物樹(shù)脂70～90％；助劑1～5％；無(wú)機(jī)納米材料2～15％。本發(fā)明光固化粉末涂料熔融溫度低，固化速度快，使用安全經(jīng)濟(jì)，涂膜平整度好，并適用于各種基材(如MDF板、木材、塑料、紙張及一些不耐高溫烘烤的金屬器件等熱敏基材、金屬板材)的涂裝。
文檔編號(hào)C09D5/03GK1500841SQ0214894
公開(kāi)日2004年6月2日 申請(qǐng)日期2002年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月14日
發(fā)明者魏杰, 秦長(zhǎng)喜, 王艷梅, 劉瀛, 魏 杰 申請(qǐng)人:中國(guó)樂(lè)凱膠片集團(tuán)公司, 北京化工大學(xué)