專利名稱：一種雙重固化涂料組合物及其固化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙重固化涂料組合物及其固化方法，尤其是一種單層有色噴涂的雙重固化涂料組合物及其固化方法。
背景技術(shù)：
隨著個(gè)人電腦市場(chǎng)和手機(jī)市場(chǎng)的不斷發(fā)展，電腦外殼及手機(jī)外殼的材質(zhì)從傳統(tǒng)的工程塑料向更高端的不銹鋼、鎂鋁合金等金屬材質(zhì)發(fā)展，以提升產(chǎn)品的質(zhì)感和檔次。但是由于金屬材料在空氣中容易被氧化生銹，必須在其外表涂裝保護(hù)涂層，以滿足產(chǎn)品外觀件的硬度、耐刮擦性和耐候性等方面的需求。目前金屬外觀件的噴涂主要采用先噴低溫PU色漆，再噴低溫I3U清漆或紫外光固化清漆罩光保護(hù)。由于I3U漆需要80°C下烘烤30min以上才能下線進(jìn)行下一道工序，兩層PU漆的工藝所需的時(shí)間長(zhǎng)，能耗大，還會(huì)導(dǎo)致周轉(zhuǎn)效率低，庫(kù)存上升。并且，傳統(tǒng)的紫外光固化清漆耐候性較差，在金屬底材上易脆，附著力差。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)以上工藝的施工時(shí)間長(zhǎng)，產(chǎn)品耐候性、附著力差的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種單層噴涂的有色雙重固化涂料組合物，經(jīng)一次噴涂施工后，140°C紅外烘烤5-8min，再通過紫外光固化，即可下線裝配。能同時(shí)滿足客戶對(duì)顏色和性能的需要。本發(fā)明提供一種雙重固化涂料組合物，包括主體樹脂、光引發(fā)劑、活性單體、著色齊U、有機(jī)溶劑和固化劑，其中，所述主體樹脂為聚氨酯丙烯酸酯樹脂，所述光引發(fā)劑包括短波光引發(fā)劑和長(zhǎng)波光引發(fā)劑，所述著色劑為醋酸丁酸纖維素色片；所述固化劑為封閉型異氰酸酯和羥基丙烯酸樹脂。本發(fā)明還提供了上述雙重固化涂料組合物的固化方法，包括將雙重固化涂料組合物涂覆在基材上，紅外烘烤后再過紫外光固化機(jī)進(jìn)行紫外光固化。與現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝方案相比，本發(fā)明的涂料組合物只需進(jìn)行一層噴涂即可實(shí)現(xiàn)色彩和性能的要求，同時(shí)，涂料固化速度快。本發(fā)明提供的雙重固化涂料組合物具有良好的附著力、硬度、耐刮擦性和耐候性，且顏色可根據(jù)需要自由調(diào)整，從而滿足了個(gè)人電腦和手機(jī)的要求。利用雙重固化的優(yōu)勢(shì)，本組合物既擁有紫外光固化涂料生產(chǎn)效率高、涂層機(jī)械性能優(yōu)異的優(yōu)點(diǎn)，又避免了紫外光固化涂料在金屬基材上易脆、耐候性差、附著力差的劣勢(shì)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供的雙重固化涂料組合物，包括主體樹脂、光引發(fā)劑、活性單體、著色劑、有機(jī)溶劑和固化劑，其中，所述主體樹脂為聚氨酯丙烯酸酯樹脂，所述光引發(fā)劑包括短波光引發(fā)劑和長(zhǎng)波光引發(fā)劑，所述著色劑為醋酸丁酸纖維素色片；所述固化劑為封閉型異氰酸酯和羥基丙烯酸樹脂。根據(jù)本發(fā)明，所述羥基丙烯酸樹脂用于提高漆膜的柔韌性和附著力，羥值范圍優(yōu)選為50-150mgK0H/g，平均分子量?jī)?yōu)選為1000-6000道爾頓。滿足上述條件的羥基丙烯酸樹脂可商購(gòu)得到，例如帝斯曼公司(DSM)的Uralac SN822、Uralac SN863、CY430和紐佩斯公司(NUPLEX)的 Tires 2850, Tires 4702, Tires 213 和 Tires SM515 中的一種或幾種。根據(jù)本發(fā)明，所述長(zhǎng)波光弓I發(fā)劑的活化波長(zhǎng)為380_440nm，所述短波光弓I發(fā)劑的活化波長(zhǎng)為280-340nm。根據(jù)本發(fā)明，所述活性單體選自己二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯中的一種或多種；所述有機(jī)溶劑為甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、二丙酮醇、乙二醇叔丁醚、丙酮、甲基異丁基甲酮、環(huán)己酮中的一種或幾種；所述長(zhǎng)波光引發(fā)劑為氧化磷類光引發(fā)劑；所述短波光引發(fā)劑為阿爾法羥基酮類光引發(fā)劑、二苯甲酮-叔胺類光引發(fā)劑中的一種或多種。根據(jù)本發(fā)明，以所述雙重固化涂料組合物的總重量為基準(zhǔn)，所述主體樹脂含量為30-40wt%，所述短波光引發(fā)劑含量為l_2wt%，所述長(zhǎng)波光引發(fā)劑含量為0. 5-lwt%，所述活 性單體含量為10-20wt%，所述有機(jī)溶劑含量為20-30wt%，所述著色劑含量為l_5wt%，所述封閉型異氰酸酯含量為2-5wt%，所述羥基丙烯酸樹脂含量為10-15wt%。根據(jù)本發(fā)明，所述聚氨酯丙烯酸酯用于提高漆膜的硬度和耐磨性，優(yōu)選為六官能度的聚氨酯丙烯酸酯。滿足上述條件的聚氨酯丙烯酸酯可商購(gòu)得到，例如沙多瑪?shù)漠a(chǎn)品型號(hào)中含有六官能團(tuán)的聚氨酯丙烯酸酯(例如CN9006，CN9010),日本合成化學(xué)株式會(huì)社的產(chǎn)品型號(hào)中的含有六官能度的聚氨酯丙烯酸酯(例如UV-7605B)，氰特化工公司的產(chǎn)品型號(hào)中含有六官能團(tuán)的聚氨酯丙烯酸酯(例如EB1290，EB5129)中的一種或幾種。根據(jù)本發(fā)明，所述醋酸丁酸纖維素色片用于提供顏色和遮蓋力，具有半透明性。醋酸丁酸纖維素色片的半透明的特性，使得相對(duì)長(zhǎng)波的可見光能穿過，配合長(zhǎng)波的光引發(fā)劑實(shí)現(xiàn)涂層的完全固化。滿足本發(fā)明需要的醋酸丁酸纖維素色片可以直接通過商購(gòu)獲得，例如太陽化學(xué)公司生產(chǎn)的黑色色片(2604，0624)，紅色色片(0602，0603)，具體可根據(jù)客戶需要自由選擇不同顏色的色片。根據(jù)本發(fā)明，所述活性單體為溶解介質(zhì)，優(yōu)選為官能度小于3的活性單體，用于分散醋酸丁酸纖維素色片顏料。滿足上述條件的活性單體可以是三羥甲基丙烷三丙烯酸酯，己二醇二丙烯酸酯，丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯，二季戊四醇六丙烯酸酯中的一種或幾種。本發(fā)明所述活性單體可以直接商購(gòu)獲得，例如沙多瑪公司生產(chǎn)的SR351。根據(jù)本發(fā)明，所述長(zhǎng)波光弓I發(fā)劑的活化波長(zhǎng)為380-440nm，所述短波光弓I發(fā)劑的活化波長(zhǎng)為280-340nm。所述短波光引發(fā)劑為業(yè)內(nèi)公知，優(yōu)選為阿爾法羥基酮類，二苯甲酮/叔胺體系中的一種或幾種。所述長(zhǎng)波光引發(fā)劑用于吸收波長(zhǎng)400nm以上，穿透力強(qiáng)的光，從而實(shí)現(xiàn)有色深層固化。滿足上述條件的長(zhǎng)波光引發(fā)劑主要為氧化磷類，優(yōu)選為戊基氧化磷，苯基氧化磷，二苯基氧化磷中的一種或幾種。根據(jù)本發(fā)明，所述有機(jī)溶劑優(yōu)選為甲苯，二甲苯，乙酸乙酯，乙酸丁酯，二丙酮醇，乙二醇叔丁醚，丙酮，甲基異丁基甲酮，環(huán)己酮中的一種或幾種。根據(jù)本發(fā)明，所述封閉型異氰酸酯作為固化劑，在高溫下解封后與羥基丙烯酸樹脂反應(yīng)成膜，本發(fā)明所述封閉型異氰酸酯優(yōu)選為HDI型的封閉異氰酸酯，以實(shí)現(xiàn)更好的柔韌性和耐候性。本發(fā)明所述封閉型異氰酸酯可以直接通過商購(gòu)獲得，例如德國(guó)拜耳公司(Bayer)生產(chǎn)的 BL-3175、VPLS-2253、BL-3370、BL-3272 中的一種或幾種。根據(jù)本發(fā)明，所述雙重固化涂料組合物中還含有附著力促進(jìn)劑、流平劑、催干劑和消泡劑中的一種或幾種。所述附著力促進(jìn)劑為聚酯類附著力促進(jìn)劑，用于進(jìn)一步提升涂層與金屬底材的附著力，優(yōu)選為磷酸酯類的聚酯，可以直接通過商購(gòu)獲得，例如路博潤(rùn)公司生產(chǎn)的2063、長(zhǎng)興化學(xué)生產(chǎn)的YX-909中的一種或幾種。所述流平劑，催干劑和消泡劑為業(yè)內(nèi)公知，均可以直接商購(gòu)獲得，例如德國(guó)畢克化學(xué)(BYK)，荷蘭埃夫科納公司(Afcona)生產(chǎn)的相關(guān)廣品。根據(jù)本發(fā)明，所述雙重固化涂料組合物中還含有自由基捕捉劑和紫外光吸收劑。所述自由基捕捉劑用于捕捉長(zhǎng)期太陽光照射下產(chǎn)生的對(duì)涂層有破壞作用的自由基，以提高涂層的耐候性，可直接通過商購(gòu)獲得，例如汽巴精化(Ciba)公司生產(chǎn)的天來穩(wěn)292，天來穩(wěn)144、天來穩(wěn)152中的一種或幾種。所述紫外光吸收劑為羥基苯并三唑類物質(zhì)，用于吸收太陽光中有害的紫外光波段，以防止自由基的產(chǎn)生，從而提高涂料的耐候性。由于本發(fā)明所述的紫外光吸收劑只吸收紫外光波段的能量，并不影響長(zhǎng)波光引發(fā)劑吸收可見光固化涂層，因此不會(huì)造成涂層的機(jī)械能下降。本發(fā)明所述紫外光吸收劑可以直接通過商購(gòu)獲得，可以選自Ciba公司生產(chǎn)的天來穩(wěn)928、天來穩(wěn)384-2、天來穩(wěn)1130、天來穩(wěn)400中的一種或幾種。根據(jù)本發(fā)明，以所述雙重固化涂料組合物的總重量為基準(zhǔn)，所述自由基捕捉劑含量為0. 5-lwt%,所述紫外光吸收劑含量為0. 5-lwt%,所述附著力促進(jìn)劑含量為l_2wt%，所述流平劑含量為0. 1-0. 5wt%,所述催干劑含量為0. 1-0. 4wt%,所述消泡劑含量為0. 2-1. 0wt%o一種雙重固化涂料組合物的固化方法，包括將雙重固化涂料組合物涂覆在基材上，紅外烘烤后再過紫外光固化機(jī)進(jìn)行紫外光固化；其中，所述雙重固化涂料組合物為本發(fā)明所提供的雙重固化涂料組合物。本發(fā)明所述的雙重固化涂料組合物的固化方法，所述紅外烘烤條件為溫度140±5°C，紅外烘烤時(shí)間5-8min ;所述紫外光固化條件為波長(zhǎng)280_450nm，固化能量800-1200mj/cm2，固化時(shí)間為 15_25s。本發(fā)明所述的雙重固化涂料組合物的固化方法還包括，將雙重固化涂料組合物涂 覆在基材上，形成的涂層厚度為15-25um。本發(fā)明中所述的雙重固化為紅外烘烤和紫外光固化。本發(fā)明的發(fā)明人意外地發(fā)現(xiàn)，封閉型異氰酸酯和羥基丙烯酸樹脂在解封后，會(huì)發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)生成氨基甲酸酯鍵，該鍵結(jié)構(gòu)具有良好的彈性和拉升性能，能夠提升涂層的柔韌性和附著力；在戶外長(zhǎng)期使用中自然光中的紫外線會(huì)破壞涂層中的部分氨基甲酸酯鍵，導(dǎo)致斷鍵，使得涂層變脆，附著力下降；加入紫外光吸收劑和自由基捕捉劑后能吸收絕大部分有害的紫外線，保護(hù)氨基甲酸酯鍵不被破壞，使得涂層的柔韌性和附著力的保持時(shí)間進(jìn)一步延長(zhǎng)。下面對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明
本發(fā)明的用于金屬外殼單層噴涂的有色雙重固化涂料組合物制備工藝如下
(1)以涂料組合物總重量為基準(zhǔn),將l_5wt%的醋酸丁酸纖維素色片顏料，20-30wt%的有機(jī)溶劑，10-20wt%的活性單體，加入到容器中，高速分散，均勻攪拌。使用刮板細(xì)度計(jì)檢測(cè)預(yù)分散液的細(xì)度，當(dāng)細(xì)度小于IOum時(shí)停止攪拌；
(2)以涂料組合物整體為基準(zhǔn)，將10-15wt%的羥基丙烯酸樹脂，30-45wt%的聚氨酯丙烯酸酯，2-5wt%的封閉型異氰酸酯，1_2被％的聚酯類附著力促進(jìn)劑加入到容器中，以lOOOr/min的轉(zhuǎn)速攬拌15min ；
(3)以涂料組合物的總重量為基準(zhǔn)，將0. 1-0. 5wt%的流平劑，0. 1-0. 4wt%的催干劑，l-2wt%的短波光引發(fā)劑，0. 5-lwt%的長(zhǎng)波光引發(fā)劑，0. 2-lwt%的消泡劑，0. 5-lwt%的自由基捕捉劑，0. 5-lwt%的紫外光吸收劑加入到混合液體中，高速攪拌lOmin，用400目濾布過濾后即可得到本發(fā)明提供的涂料組合物。
本發(fā)明的用于金屬外殼單層噴涂的有色雙重固化涂料組合物的施工工藝如下
用質(zhì)量比為乙酸丁酯二甲苯乙二醇叔丁醚=4 4 2的混合溶劑將該涂料組合物稀釋至8. Os-9. 2s (巖田2#杯，23 °C)，然后噴涂在金屬外殼素材上，室溫下流平30s，在140±5°C下烘烤5-8min后，過紫外光固化機(jī)固化，累積能量為800-1000mj/cm2，噴涂膜厚為15_25um0
與現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝方案相比，本發(fā)明的涂料組合物只需進(jìn)行一層噴涂即可實(shí)現(xiàn)色彩和性能的要求，同時(shí)，涂料固化速度快，整個(gè)施工過程僅需10_15min即可下件包裝，大大提高了產(chǎn)線運(yùn)轉(zhuǎn)效率，降低了人工成本和涂料成本。另外，涂料本身既具有光固化涂料的硬度和高耐磨性，又克服了普通光固化涂料在金屬上難附著、耐候性差、易開裂的缺點(diǎn)。為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。表I :實(shí)施例1-7各組分含量
權(quán)利要求
1.一種雙重固化涂料組合物，包括主體樹脂、光引發(fā)劑、活性單體、著色劑、有機(jī)溶劑和固化劑，其特征在于，所述主體樹脂為聚氨酯丙烯酸酯樹脂，所述光引發(fā)劑包括短波光引發(fā)劑和長(zhǎng)波光引發(fā)劑，所述著色劑為醋酸丁酸纖維素色片；所述固化劑為封閉型異氰酸酯和羥基丙烯酸樹脂。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙重固化涂料組合物，其特征在于，所述羥基丙烯酸樹脂的羥值范圍為50-150mgK0H/g，平均分子量為1000-6000道爾頓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙重固化涂料組合物，其特征在于，所述長(zhǎng)波光引發(fā)劑的活化波長(zhǎng)為380-440nm，所述短波光引發(fā)劑的活化波長(zhǎng)為280_340nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙重固化涂料組合物，其特征在于，所述活性單體選自己二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯中的一種或多種；所述有機(jī)溶劑為甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、二丙酮醇、乙二醇叔丁醚、丙酮、甲基異丁基甲酮、環(huán)己酮中的一種或幾種；所述長(zhǎng)波光引發(fā)劑為氧化磷類光引發(fā)劑；所述短波光引發(fā)劑為阿爾法羥基酮類光引發(fā)劑、二苯甲酮-叔胺類光引發(fā)劑中的一種或多種。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙重固化涂料組合物，其特征在于，以所述雙重固化涂料組合物的總重量為基準(zhǔn)，所述主體樹脂含量為30-40wt%，所述短波光引發(fā)劑含量為l-2wt%，所述長(zhǎng)波光引發(fā)劑含量為0. 5-lwt%，所述活性單體含量為10-20wt%，所述有機(jī)溶劑含量為20-30wt%,所述著色劑含量為l_5wt%，所述封閉型異氰酸酯含量為2-5wt%，所述羥基丙烯酸樹脂含量為10-15wt%。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙重固化涂料組合物，其特征在于，所述雙重固化涂料組合物中還含有附著力促進(jìn)劑、流平劑、催干劑和消泡劑中的一種或幾種。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙重固化涂料組合物，其特征在于，所述雙重固化涂料組合物中還含有自由基捕捉劑和紫外光吸收劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的雙重固化涂料組合物，其特征在于，所述自由基捕捉劑為受阻胺類的自由基捕捉劑；所述紫外光吸收劑為羥基苯并三唑類的紫外光吸收劑；所述附著力促進(jìn)劑為磷酸酯類的聚酯。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的雙重固化涂料組合物，其特征在于，以所述雙重固化涂料組合物的總重量為基準(zhǔn)，所述自由基捕捉劑含量為0. 5-lwt%,所述紫外光吸收劑含量為0.5-lwt%，所述附著力促進(jìn)劑含量為l_2wt%，所述流平劑含量為0. 1-0. 5wt%，所述催干劑含量為0. 1-0. 4wt%，所述消泡劑含量為0. 2-1. 0wt%。
10.一種雙重固化涂料組合物的固化方法，包括將雙重固化涂料組合物涂覆在基材上，紅外烘烤后再過紫外光固化機(jī)進(jìn)行紫外光固化，其中，所述雙重固化涂料組合物為權(quán)利要求1-9中任意一項(xiàng)所述的雙重固化涂料組合物。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的固化方法，其特征在于，所述紅外烘烤條件為溫度140±5°C，紅外烘烤時(shí)間5-8min ;所述紫外光固化條件為波長(zhǎng)280_450nm，固化能量800-1200mj/cm2，固化時(shí)間為 15_25s。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的固化方法，其特征在于，將雙重固化涂料組合物涂覆在基材上，形成的涂層厚度為15-25um。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種可用于金屬外殼單層噴涂的有色雙重固化涂料組合物，包括主體樹脂、光引發(fā)劑、活性單體、著色劑、有機(jī)溶劑和固化劑，其中，所述主體樹脂為聚氨酯丙烯酸酯樹脂，所述光引發(fā)劑包括短波光引發(fā)劑和長(zhǎng)波光引發(fā)劑，所述著色劑為醋酸丁酸纖維素色片；所述固化劑為封閉型異氰酸酯和羥基丙烯酸樹脂，還提供了上述涂料組合物的固化方法。本發(fā)明提供的涂料組合物本組合物既擁有紫外光固化涂料生產(chǎn)效率高、涂層機(jī)械性能優(yōu)異的優(yōu)點(diǎn)，又避免了紫外光固化涂料在金屬基材上易脆、耐候性差、附著力差的劣勢(shì)。
文檔編號(hào)C09D7/12GK102746785SQ20111009737
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2011年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月19日
發(fā)明者劉萌 申請(qǐng)人:比亞迪股份有限公司