本發(fā)明涉及水性涂裝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于金屬、塑料、玻璃等素材的表面涂裝保護(hù)的超低voc排放的全素材適用水性無(wú)光引發(fā)劑uv固化涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前生活中不管是家電、數(shù)碼、玩具、工藝制品等各種產(chǎn)品，表面涂裝是不可或缺的一道工藝。傳統(tǒng)涂裝使用的是溶劑型涂料的涂裝居多(俗稱油性涂料)，產(chǎn)品中使用大量的有機(jī)或無(wú)機(jī)溶劑，使用過(guò)程中則有大量的voc(揮發(fā)性有機(jī)化合物)排放造成污染；而市面已有的水性涂料，大多數(shù)性能只能滿足木器制品或者家居裝修使用。目前絕大多數(shù)的所謂水性涂料，并不是真正的完全有效樹(shù)脂外水溶，還含有較高的助劑及有機(jī)添加物，并不能有效降低voc的排放。
另外，家電數(shù)碼工藝品等行業(yè)的高端表面涂裝，對(duì)表涂裝保護(hù)要求甚高，傳統(tǒng)溶劑型涂料(包括pu和uv類型等)的表面硬度受技術(shù)和工藝限制，目前最高也只能達(dá)到鉛筆硬度6h左右，漆膜表面容易刮花受傷。
因此，生產(chǎn)制備一種無(wú)污染、表面硬度高的水性涂料是業(yè)界亟待解決的問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有涂料產(chǎn)品有污染、性能低的技術(shù)問(wèn)題，提出一種可以補(bǔ)充高端產(chǎn)品表面涂裝的高性能需求的超低voc排放的水性光固化涂料及其制備方法。
本發(fā)明提出的超低voc排放的水性光固化涂料，所述的涂料是由下列重量百分含量的原料組成：合成聚氨酯72-85％、無(wú)機(jī)添加物3-10％、助劑0.5-3％、去離子水10-15％；
其中，所述的合成聚氨酯為水溶性羥基nco立體交叉結(jié)構(gòu)樹(shù)形聚合物。
本發(fā)明提出的一種超低voc排放的水性光固的涂料的制備方法，步驟如下：
步驟1：合成聚氨酯的合成
將多異氰酸酯和超支化多元醇按4：1的比例混合，加溫至70-100c°進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間2～4小時(shí)；降溫至40-60c°后；再滴加加入多異氰酸酯和超支化多元醇兩者總量的10-20％的二羥甲基丙酸，控制滴加反應(yīng)時(shí)間在一小時(shí)以內(nèi)，反應(yīng)過(guò)程加入多異氰酸酯和超支化多元醇兩者總量的0.5-3％的阻聚劑；完成后繼續(xù)加溫70-100c°反應(yīng)1-2小時(shí)；上述反應(yīng)全程需要氮?dú)獗Ｗo(hù)，制得所述的合成聚氨酯；
步驟2：按制備所述涂料的配比稱量所述的合成聚氨酯、無(wú)機(jī)添加物、助劑、去離子水；將所述的無(wú)機(jī)添加物和去離子水加入到所述的合成聚氨酯中，在70-90c°下快速攪拌，一邊攪拌一邊加入所述助劑中的分散劑；
步驟3：降低攪拌速度，加入剩余所述的助劑攪拌均勻，制得所述的涂料；
步驟4：將制備好的涂料灌入包裝罐體，抽真空常溫保存。
與現(xiàn)有涂裝產(chǎn)品相比，本發(fā)明的有益效果：
1、本發(fā)明涂料真正實(shí)現(xiàn)超低voc排放
目前對(duì)于涂料行業(yè)，voc排放是重點(diǎn)考核指標(biāo)；歐洲保準(zhǔn)是50g/kg，國(guó)內(nèi)保準(zhǔn)國(guó)標(biāo)125g/kg，最嚴(yán)的深圳是80g/kg，而本配方所制備產(chǎn)品的voc排放總量為20mg/kg，基本無(wú)voc排放；
2、本發(fā)明涂料適用于金屬、塑料、玻璃等素材的表面涂裝保護(hù)，可稱之為全素材適用；
3、本發(fā)明涂料不含光引發(fā)劑，不會(huì)造成引發(fā)劑殘留漆膜形成異味；
4、本發(fā)明涂料具有超高硬度，本品漆膜表面硬度達(dá)到9h以上(鉛筆硬度)；
5、本發(fā)明涂料具有優(yōu)良的漆面保護(hù)作用
耐磨測(cè)試：rca紙帶耐磨(175g)大于10000轉(zhuǎn)以上無(wú)擦痕，鋼絲絨耐磨測(cè)試(1kg)2500次以上無(wú)擦痕；
6、本發(fā)明涂料具有良好的疏水疏油等防污特性；
7、本發(fā)明涂料真正實(shí)現(xiàn)水性環(huán)保，溶劑為去離子水，之外全部是有效成膜成份；
8、本發(fā)明涂料在高硬度性能的情況下，還具有高柔韌性，漆膜可實(shí)現(xiàn)正向大于40度，反向180度彎折，有效解決漆膜抗沖擊性能。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
本發(fā)明提出的超低voc排放的水性光固化涂料，其由下列重量百分含量的原料組成：
合成聚氨酯72-85％、無(wú)機(jī)添加物3-10％、助劑0.5-3％、去離子水10-15％。
其中，所述的合成聚氨酯為水溶性羥基nco立體交叉結(jié)構(gòu)樹(shù)形聚合物。所述的無(wú)機(jī)添加物至少采用納米級(jí)的sio2和/或納米級(jí)的tio2，提高漆膜耐摩擦及防污性能。所述的助劑為分散劑以及潤(rùn)濕劑、流平劑、偶聯(lián)劑、成膜助劑、抗流掛劑、抗劃傷劑、防沉降劑、爽滑劑之中的至少一種。主要使用德國(guó)byk生產(chǎn)的系列助劑，在樹(shù)脂合成過(guò)程及涂料研磨混合過(guò)程中使用，改善涂料施工的流平及潤(rùn)濕性能，提高漆膜成膜效率。去離子水用作樹(shù)脂及涂料制備過(guò)程的溶劑。
根據(jù)不同的需要，本發(fā)明涂料可以選擇不同的配方，如下表所示：
除上表之外的涂料配方，根據(jù)不同應(yīng)用，還可以用以下的實(shí)施例來(lái)說(shuō)明
實(shí)施例1
本發(fā)明涂料使用噴涂工藝應(yīng)用于手機(jī)屏幕玻璃。按以下原料的配比配制涂料：
合成聚氨酯78％，sio28％，分散劑0.8％，潤(rùn)濕劑0.6％；流平劑(byk-3455)0.5％，抗劃傷劑(byk-3600)0.5％，爽滑劑(byk-333)0.5％，余量的為去離子水。
噴涂工藝為：噴涂(手動(dòng)或自動(dòng))(濕膜厚度25-30μm)-靜置流平(加溫55-65攝氏度)2-3分鐘-uv(365納米波長(zhǎng)，100w/cm，600j/cm2)10-20秒。
性能指標(biāo)：
該配方主要結(jié)合涂料的高硬度和柔韌性，用于改善玻璃表面的表面應(yīng)力及手感；
該配方制備產(chǎn)品：
表面鉛筆硬度：9h；水立角：105；耐鋼絲絨摩擦：1kg砝碼2000次；
由于漆面有效改變玻璃表面應(yīng)力，使得玻璃制品的手感極佳，最主要提升的玻璃的耐摔性能，測(cè)試數(shù)據(jù)表面：使用康寧大猩猩玻璃切割成的5.5寸手機(jī)屏幕，500課負(fù)載1.5米自由跌落，玻璃碎裂幾率由無(wú)涂層的98％提高到涂覆后的15％。
實(shí)施例2
本發(fā)明涂料使用噴涂工藝應(yīng)用于家電面板。按以下原料的配比配制涂料：
合成聚氨酯72％，sio25％，tio25％，分散劑1.0％，潤(rùn)濕劑(byk-349)1.5％，流平劑(byk-3455)0.5％，余量的為去離子水。
應(yīng)用及性能指標(biāo)：
該配方主要結(jié)合涂料的高硬度、柔韌性、抗菌性，以及用于改善家電產(chǎn)品(如洗碗機(jī)、消毒碗柜)表面的抗污及自潔作用；
該配方制備產(chǎn)品：
表面鉛筆硬度：9h；水立角：105；rca紙帶耐磨擦測(cè)試超過(guò)10000次物劃痕；
由于涂料添加了納米tio2，使得其具有非常強(qiáng)的“超親水性能”，使得漆膜表面不易形成水珠，易于打理清潔；而且納米tio2在可見(jiàn)光照射下可以對(duì)碳?xì)浠衔镒饔?。利用這樣一個(gè)效應(yīng)可以在消毒碗柜洗碗機(jī)等家電柜體表面噴涂含該涂料，利用二氧化鈦的光催化反應(yīng)就可以把吸附在氧化鈦表面的有機(jī)污染物分解為co2和o2，從而實(shí)現(xiàn)抑制細(xì)菌生長(zhǎng)，達(dá)到自清潔功能。
實(shí)施例3
本發(fā)明涂料使用噴涂工藝應(yīng)用于櫥柜用人造石表面或者3d打印瓷磚表面。按以下原料的配比配制涂料：
合成聚氨酯85％(此應(yīng)用類型涂料聚合物合成過(guò)程中使用酚醛替代粘度調(diào)節(jié)劑)，sio23％，分散劑0.8％，潤(rùn)濕劑(byk-349)0.7％,流平劑(byk-3455)0.5％，余量的為去離子水。
應(yīng)用及性能指標(biāo)：
表面鉛筆硬度：9h；水立角：大于97；耐鋼絲絨摩擦：1kg砝碼2500次，耐高跟鞋摩擦及沙土震動(dòng)摩擦；
該配方主要結(jié)合涂料的高透明、高硬度、阻燃抗高溫特性、自潔性，改善人造石耐溫低的缺陷，使人造石的表面短時(shí)耐溫達(dá)到500度以上，而且具有垂直阻燃特性，可以達(dá)到uv94-v0等級(jí)；
另外由于涂料高透光，高硬度耐磨，應(yīng)用于3d打印瓷磚表面，有效保護(hù)瓷磚表面圖案，并不需要增加透鏡，就能達(dá)到3d效果。
根據(jù)需要，選定涂料配方后，可以根據(jù)本發(fā)明提出的制備方法制備涂料，步驟如下：
步驟1：合成聚氨酯的合成
將多異氰酸酯和超支化多元醇按4：1的比例混合，加溫至70-100c°進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間2-4小時(shí)；降溫至40-60c°后，再滴加加入多異氰酸酯和超支化多元醇兩者總量的10-20％的二羥甲基丙酸(dmpa)，控制滴加反應(yīng)時(shí)間在一小時(shí)以內(nèi)，反應(yīng)過(guò)程需加入多異氰酸酯和超支化多元醇兩者總量的0.5-3％的阻聚劑；完成后繼續(xù)加溫70-100c°反應(yīng)1-2小時(shí)；上述反應(yīng)全程需要氮?dú)獗Ｗo(hù)；制得所述的樹(shù)形結(jié)構(gòu)的合成聚氨酯。
其中的多異氰酸酯可以采用德國(guó)拜耳產(chǎn)品，超支化多元醇(hbp)可以購(gòu)買，也可以自配。阻聚劑可以采用法國(guó)羅地亞產(chǎn)品。
步驟2：按制備所述涂料的配比稱量所述的合成聚氨酯、無(wú)機(jī)添加物、助劑、去離子水；
將所述的無(wú)機(jī)添加物和去離子水加入到所述的合成聚氨酯中，在70-90c°下快速攪拌，一邊攪拌一邊加入所述助劑中的分散劑。
所述的助劑為涂料的0.5-3％，其包括分散劑，還要根據(jù)需要，選取潤(rùn)濕劑、流平劑、偶聯(lián)劑、成膜助劑、抗流掛劑、抗劃傷劑、防沉降劑、爽滑劑之中的一種或數(shù)種原料與分散劑組合成所述的助劑。
步驟3：降低攪拌速度，加入剩余所述的助劑攪拌均勻，制得所述的涂料；
步驟4：將制備好的涂料灌入包裝罐體，抽真空常溫保存。
本發(fā)明涂料的檢測(cè)性能表
由上可知，本發(fā)明涂料真正實(shí)現(xiàn)超低voc排放，為全素材適用；不含光引發(fā)劑，不會(huì)造成引發(fā)劑殘留漆膜形成異味；超高硬度，具有優(yōu)良的漆面保護(hù)作用；并真正實(shí)現(xiàn)水性環(huán)保，在高硬度性能的情況下，還具有高柔韌性，漆膜可實(shí)現(xiàn)正向大于40度，反向180度彎折，有效解決漆膜抗沖擊性能。
以上所述僅為本發(fā)明的實(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)。