本發(fā)明屬于紫外光固化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種LED-UV固化陽離子型丙烯酸陰極電泳漆及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
紫外光(UV)固化與傳統(tǒng)熱固化相比具有低溫、高效、節(jié)能、環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于印刷、通信、電子、醫(yī)療、木器、家具、汽車等行業(yè)，主要涉及油墨、涂料和膠粘劑三大領(lǐng)域，其中在涂料方面的應(yīng)用主要是粉末涂料、木材和家具涂料，而作為水性涂料的電泳漆領(lǐng)域，紫外光(UV)固化技術(shù)也作為一種新技術(shù)得到了成功的應(yīng)用和推廣。紫外光是可見紫色光以外波段的電磁輻射，波長(zhǎng)10～400nm，UV固化廣泛應(yīng)用波段是長(zhǎng)波紫外光，波段為315～420nm，365nm是我們常用的應(yīng)用于固化的波長(zhǎng)。
目前常用的UV輻射固化傳統(tǒng)光源是管狀高壓汞燈、金屬鹵素?zé)艉兔?xì)管汞燈，它們可以輻射強(qiáng)烈的310nm、365nm、410nm等波長(zhǎng)的紫外光、可見光及紅外光，通過反射器將光源產(chǎn)生的能量定向聚焦，高效輻照固化產(chǎn)品，因傳統(tǒng)紫外光源會(huì)放出大量的熱，需配備風(fēng)冷或水冷設(shè)備。隨著紫外光固化越來越多地應(yīng)用于工業(yè)民用生產(chǎn)中，這些傳統(tǒng)的紫外光源也日益暴露出它們的一些應(yīng)用缺點(diǎn)：①汞燈普遍采用高壓驅(qū)動(dòng)，耗電高，電源功率大，開機(jī)后需要預(yù)熱，使用壽命不長(zhǎng)；②汞燈波長(zhǎng)范圍大，放熱量比較大，真正用于有效固化的只是其中一小部分能量，固化效率低，大部分能量發(fā)熱輻射，容易使熱敏性工件受熱變形，電泳漆、噴漆等表面發(fā)黃，對(duì)相關(guān)設(shè)備使用造成影響；③汞燈光源需要冷卻設(shè)備，這種設(shè)備往往體積大，致使輔助設(shè)備多，操作復(fù)雜，運(yùn)行成本提高，而且直接影響固化效果；④汞燈燈管不能均勻發(fā)光，對(duì)平面物體不能均勻照射，影響固化效果；⑤可調(diào)性差，針對(duì)不同曲面輻照要求無法調(diào)到適合的強(qiáng)度；⑥汞燈需用到金屬汞(水銀)，對(duì)環(huán)境造成污染；⑦光譜100～280nm波段輻射有臭氧產(chǎn)生，需設(shè)抽氣裝置從管道排出。大功率LED(發(fā)光二極管)可以輻射紫外光，光譜范圍窄，能量集中在紫外光波長(zhǎng)365nm波段，并且輻照均勻穩(wěn)定，電流控制靈活可調(diào)，與汞燈相比具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、耗電低、啟動(dòng)時(shí)間短、固化速度快生產(chǎn)效率高、波長(zhǎng)范圍窄、放熱量小無需冷卻設(shè)備、不含汞、無臭氧產(chǎn)生、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，使得LED替代汞燈作為UV輻射固化光源成為現(xiàn)實(shí)可能。LED-UV固化印刷油墨、LED-UV固化噴漆涂料、LED-UV固化膠粘劑現(xiàn)在已得到大家越來越多的研究并應(yīng)用于生產(chǎn)，應(yīng)用技術(shù)也越來越成熟，但作為綠色環(huán)保型水性涂料的電泳漆，UV固化采用的是傳統(tǒng)汞燈源，在LED-UV固化方面的研究應(yīng)用還很少，怎樣開發(fā)出適合LED-UV固化的電泳漆，掌握這方面的應(yīng)用技術(shù)，克服應(yīng)用難點(diǎn)，使全新一代的LED-UV光源取代傳統(tǒng)紫外光光源在電泳漆領(lǐng)域成功推廣應(yīng)用，成為當(dāng)今該領(lǐng)域科技工作者和相關(guān)企業(yè)亟待解決的難題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種LED-UV固化陽離子型丙烯酸陰極電泳漆及其應(yīng)用，旨在解決目前的UV輻射固化方法存在電源功率大、耗電高，啟動(dòng)困難，需待機(jī)，輻射能量不穩(wěn)定，可調(diào)性差，使用壽命不長(zhǎng)；固化效率低，操作復(fù)雜，運(yùn)行成本高，有環(huán)境污染的問題。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種LED-UV固化陽離子型丙烯酸陰極電泳漆，所述LED-UV固化陽離子型丙烯酸陰極電泳漆按照質(zhì)量百分?jǐn)?shù)由40％～60％丙烯酸合成樹脂、15％～20％固化劑、15％～20％助溶劑、2％～6％光引發(fā)劑、2％～7％的中和劑、0.01％～1％的流平劑以及10％～15％去離子水組成；
所述固化劑為異佛爾酮二異氰酸酯，助溶劑為乙酸乙酯或乙酸丁酯，光引發(fā)劑采用1173和184復(fù)配，中和劑為乳酸或冰醋酸，流平劑為聚丙酸酯類或改性磷酸酯類。
進(jìn)一步，所述丙烯酸合成樹脂按照質(zhì)量百分?jǐn)?shù)包括：10％～20％的N-甲基二乙醇胺、20％～30％的季戊四醇三丙烯酸酯、15％～25％的甲基丙烯酸-β-羥乙酯和15％～30％的丙烯酸丁酯；
進(jìn)一步，丙烯酸合成樹脂樹脂的制備方法為：在反應(yīng)釜中加入以上單體總質(zhì)量的60％～70％的醇醚類有機(jī)溶劑，升溫到80～85℃，將按上述配方配制的單體和適量偶氮二異丁腈引發(fā)劑的混合液在2～3h內(nèi)滴加到反應(yīng)釜中，升溫到90℃，補(bǔ)加少量引發(fā)劑，保溫1～2h，至單體轉(zhuǎn)化率大于99％后降溫，出料，過濾，備用，樹脂合成步驟完成。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種應(yīng)用所述LED-UV固化陽離子型丙烯酸陰極電泳漆的LED-UV固化方法，所述LED-UV固化方法包括以下步驟：
首先金屬工件經(jīng)陰極電泳，按陰極電泳漆與去離子水1:5～6的比率先將電泳漆加入電泳配料槽中，加入去離子水，攪拌熟化12小時(shí)以上，工藝參數(shù)及工作條件為：固含量8％～12％，pH值4.0～5.0(25℃)，電導(dǎo)率300～600us/cm，槽液溫度26～30℃，電泳電壓30～80v，電泳時(shí)間30～60s；
陰極電泳沉積上漆膜后沖洗，用去離子水清洗后脫水，在75～85℃烘爐中先預(yù)烘10～20min，然后用LED-UV固化機(jī)硬化。
進(jìn)一步，所述陰極電泳工藝參數(shù)及工作條件為：固含量8％～12％，pH值4.0～5.0，電導(dǎo)率300～600us/cm，槽液溫度26～30℃，電泳電壓30～80v，電泳時(shí)間30～60s。
進(jìn)一步，所述硬化參數(shù)為：輻射能量3500～5000mj/cm2，輻照時(shí)間：40～60s，輻照高度10～30cm。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種應(yīng)用LED-UV固化陽離子型丙烯酸陰極電泳漆的油墨制備方法。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種應(yīng)用LED-UV固化陽離子型丙烯酸陰極電泳漆的涂料制備方法。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種應(yīng)用LED-UV固化陽離子型丙烯酸陰極電泳漆的膠粘劑制備方法。
本發(fā)明提供的LED-UV固化陽離子型丙烯酸陰極電泳漆及其應(yīng)用，電泳漆流平性好，泳透率高，膜層透明光亮，硬度高，結(jié)合力好，耐磨性、耐水性、耐溶劑性好，對(duì)底層基材的遮蓋力強(qiáng)，防腐性能良好，經(jīng)檢測(cè)泳透率達(dá)到70％～90％，百格法結(jié)合力為0級(jí)，鉛筆硬度3H，光澤度(60°)可達(dá)90％，丙酮雙向擦拭200次，耐鹽霧性400h，人工汗48h，耐沖擊50cm，耐候性500h以上，非常適合作為金屬裝飾性表面處理的電泳底層或面層；電泳漆樹脂中加入了特殊配制的紫外光光引發(fā)劑，固化溫度低，70～85℃，紫外光輻照時(shí)間短，40～60s就可以固化完全。電泳漆LED-UV輻射固化與傳統(tǒng)汞燈UV光源輻射固化相比，固化速度更快、更均勻，更完全，固化溫度低，一般不超過50℃，不對(duì)光敏性基材產(chǎn)生形變，漆膜不容易發(fā)黃，使用的光引發(fā)劑量也可以減少，耗電量也大大減少，節(jié)電可達(dá)60％以上，由于LED-UV固化采用的是固體光源，晶體管采用水冷卻，發(fā)熱量少，功率低，UV燈珠使用壽命也大大延長(zhǎng)，可以達(dá)到20000小時(shí)以上，而高壓汞燈有時(shí)用了不到1000小時(shí)就要更換燈管，不僅固化成本大大降低，質(zhì)量也更加穩(wěn)定，即使形狀復(fù)雜、膜層超厚(30um以上)的工件也很少出現(xiàn)固化不完全的現(xiàn)象，另外固化電流參數(shù)調(diào)節(jié)靈活，輻射固化操作也很方便，也沒有汞、臭氧對(duì)環(huán)境的污染，環(huán)保特性好。
附圖說明
圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的LED-UV固化陽離子型丙烯酸陰極電泳漆應(yīng)用方法流程圖。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)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。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的應(yīng)用原理作詳細(xì)的描述。
本發(fā)明實(shí)施例的LED-UV固化陽離子型丙烯酸陰極電泳漆按照質(zhì)量百分?jǐn)?shù)由40％～60％丙烯酸合成樹脂、15％～20％固化劑、15％～20％助溶劑、2％～6％光引發(fā)劑、2％～7％的中和劑、0.01％～1％的流平劑以及10％～15％去離子水組成。
所述固化劑為異佛爾酮二異氰酸酯，助溶劑為乙酸乙酯或乙酸丁酯，光引發(fā)劑采用1173和184復(fù)配，中和劑為乳酸或冰醋酸，流平劑為聚丙酸酯類或改性磷酸酯類；
丙烯酸合成樹脂按照質(zhì)量百分?jǐn)?shù)包括：10％～20％的N-甲基二乙醇胺、20％～30％的季戊四醇三丙烯酸酯、15％～25％的甲基丙烯酸-β-羥乙酯和15％～30％的丙烯酸丁酯。
丙烯酸合成樹脂樹脂的制備方法為：在反應(yīng)釜中加入以上單體總質(zhì)量的60％～70％的醇醚類有機(jī)溶劑，升溫到80～85℃，將按上述配方配制的單體和適量偶氮二異丁腈引發(fā)劑的混合液在2～3h內(nèi)滴加到反應(yīng)釜中，升溫到90℃，補(bǔ)加少量引發(fā)劑，保溫1～2h，至單體轉(zhuǎn)化率大于99％后降溫，出料，過濾，備用，樹脂合成步驟完成。
如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例的LED-UV固化陽離子型丙烯酸陰極電泳漆應(yīng)用方法包括以下步驟：
S101：首先金屬工件經(jīng)陰極電泳，按陰極電泳漆與去離子水1:5～6的比率先將電泳漆加入電泳配料槽中，再緩慢加入去離子水，充分?jǐn)嚢枋旎?2小時(shí)以上即可試制產(chǎn)品，工藝參數(shù)及工作條件為：固含量8％～12％，pH值4.0～5.0(25℃)，電導(dǎo)率300～600us/cm，槽液溫度26～30℃，電泳電壓30～80v，電泳時(shí)間30～60s；
S102：產(chǎn)品陰極電泳沉積上漆膜后沖洗，用去離子水清洗后脫水，在75～85℃烘爐中先預(yù)烘10～20min，然后用LED-UV固化機(jī)(面光源)硬化，硬化參數(shù)為：輻射能量3500～5000mj/cm2，輻照時(shí)間：40～60s，輻照高度10～30cm。
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的應(yīng)用原理作進(jìn)一步的描述。
實(shí)施例1
1、具體工藝流程
金屬工件→前處理→去離子水清洗→陰極電泳→清洗→去離子水清洗→脫水→預(yù)烘→LED-UV固化→成品(或作為底層進(jìn)行金屬表面處理其它工序)
2、詳細(xì)工藝步驟
(1)陰極電泳
LED-UV固化陽離子型丙烯酸陰極電泳采用的電泳漆合成樹脂基礎(chǔ)配方為：10％～20％的N-甲基二乙醇胺、20％～30％的季戊四醇三丙烯酸酯、15％～25％的甲基丙烯酸-β-羥乙酯和15％～30％的丙烯酸丁酯；電泳漆配制主要成分為：40％～60％丙烯酸合成樹脂、15％～20％固化劑、15％～20％助溶劑、2％～6％光引發(fā)劑、2％～7％的中和劑、0.01％～1％的流平劑以及10％～15％去離子水。按以上組分可以配制出固含量50％～70％的LED-UV固化陽離子型丙烯酸陰極電泳漆。按電泳漆與去離子水1:5～6的比率先將電泳漆加入電泳配料槽中，再緩慢加入去離子水，充分?jǐn)嚢枋旎?2小時(shí)以上即可試制產(chǎn)品，工藝參數(shù)及工作條件為：固含量8％～12％，pH值4.0～5.0(25℃)，電導(dǎo)率300～600us/cm，槽液溫度26～30℃，電泳電壓30～80v，電泳時(shí)間30～60s。
(2)LED-UV固化
產(chǎn)品陰極電泳沉積上漆膜后沖洗，用去離子水清洗后脫水，在75～85℃烘爐中先預(yù)烘10～20min，然后用LED-UV固化機(jī)(面光源)硬化，硬化參數(shù)為：輻射能量3500～5000mj/cm2，輻照時(shí)間：40～60s，輻照高度10～30cm。
本發(fā)明的電泳漆樹脂中加入了特殊配制的紫外光光引發(fā)劑，固化溫度低，70～85℃，紫外光輻照時(shí)間短，40～60s就可以固化完全。電泳漆LED-UV輻射固化與傳統(tǒng)汞燈UV光源輻射固化相比，固化速度更快、更均勻，更完全，固化溫度低，一般不超過50℃，不對(duì)光敏性基材產(chǎn)生形變，漆膜不容易發(fā)黃，使用的光引發(fā)劑量也可以減少，耗電量也大大減少，節(jié)電可達(dá)60％以上，由于LED-UV固化采用的是固體光源，晶體管采用水冷卻，發(fā)熱量少，功率低，LED-UV燈珠使用壽命也大大延長(zhǎng)，可以達(dá)到20000小時(shí)以上，而高壓汞燈有時(shí)用了不到1000小時(shí)就要更換燈管，不僅固化成本大大降低，質(zhì)量也更加穩(wěn)定，即使形狀復(fù)雜、膜層超厚(30um以上)的工件也很少出現(xiàn)固化不完全的現(xiàn)象，另外固化電流參數(shù)調(diào)節(jié)靈活，輻射固化操作也很方便，也沒有汞、臭氧對(duì)環(huán)境的污染，環(huán)保特性好。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。