本發(fā)明涉及涂層的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種紫外光固化涂層的制備方法。

背景技術(shù)：

光固化涂料是指涂層可吸收光能，引發(fā)交聯(lián)和聚合反應(yīng)而快速固化成膜的涂料。根據(jù)光引發(fā)劑及對應(yīng)的光源類型，光固化體系可分為可見光引發(fā)體系和紫外光(uv)引發(fā)體系。由于紫外光能量高、穿透力強，且用于紫外光固化的引發(fā)劑狀態(tài)穩(wěn)定，不需做避光處理，故在工業(yè)生產(chǎn)中紫外光引發(fā)體系應(yīng)用最為廣泛。

涂層對基底具有良好的附著力是涂層發(fā)揮對基材保護和裝飾作用的基礎(chǔ)，如果涂層對基底附著力不好，涂裝后的使用過程中，造成涂層脫附，導(dǎo)致產(chǎn)品表面產(chǎn)生缺陷。

同時，在uv涂層制備過程中，涂層固化前需對其進行烘烤以除去涂層中的部分溶劑，并使涂層流平，以獲得厚度均勻、表面平整的涂層，但是涂層附著力對生產(chǎn)條件(如烘烤時間等)非常敏感，烘烤時間短無法將涂層中溶劑去除完全，會造成涂層厚度不均勻，光滑度降低；烘烤時間長則又會導(dǎo)致涂層附著力差。因此，uv涂層的制備過程往往對對生產(chǎn)工藝有極大的依賴性，相同的涂料配方在不同生產(chǎn)工藝下經(jīng)常得到附著力差異極大的涂層材料。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明目的在于提供一種紫外光固化涂層的制備方法，本發(fā)明制備的紫外光固化涂層內(nèi)應(yīng)力小，附著力高，涂層穩(wěn)定性好，且涂層性能對生產(chǎn)工藝的依賴性小。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種紫外光固化涂層的制備方法，包括以下步驟：

將紫外光吸收劑和紫外光固化涂料混合后依次進行涂覆和固化，得到紫外光固化涂層；所述紫外光吸收劑的質(zhì)量為紫外光固化涂料質(zhì)量的1％～5％。

優(yōu)選的，所述紫外光吸收劑包括苯酮類紫外光吸收劑、苯并三唑類紫外光吸收劑、受阻胺類光穩(wěn)定劑和六甲基磷酰三胺中的一種或多種。

優(yōu)選的，所述苯酮類紫外光吸收劑包括2，4-二羥基二苯甲酮、2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮和2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮中的一種或多種。

優(yōu)選的，所述苯并三唑類紫外光吸收劑包括2-(2ˊ-羥基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑、2-(2'-羥基-3'，5'-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑、2'-(2'-羥基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯苯并三唑或苯并三氮唑和2，4，6-三(2'正丁氧基苯基)-1，3，5-三嗪中的一種或多種。

優(yōu)選的，所述受阻胺類光穩(wěn)定劑包括三(1，2，2，6，6-五甲哌啶基)亞磷酸酯、4-苯甲酰氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶、癸二酸雙(1,2,2,6,6-五甲基哌啶醇)酯、癸二酸雙-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯和雙(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯中的一種或多種。

優(yōu)選的，所述紫外光吸收劑的種類大于等于兩種時，各紫外光吸收劑具有不同的吸光波段。

優(yōu)選的，所述紫外光吸收劑包括2，4-二羥基二苯甲酮和2'-(2'-羥基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯苯并三唑時，所述2，4-二羥基二苯甲酮和2'-(2'-羥基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯苯并三唑的質(zhì)量比為1:0.5～2。

優(yōu)選的，所述固化依次包括干燥和紫外光固化。

優(yōu)選的，所述干燥的溫度為50～70℃；

所述紫外光的能量為600～800mj/cm²。

本發(fā)明提供了一種紫外光固化涂層的制備方法，包括以下步驟：將紫外光吸收劑和紫外光固化涂料混合后進行依次進行涂覆和固化，得到紫外光固化涂層；所述紫外光吸收劑的質(zhì)量為紫外光固化涂料質(zhì)量的1％～5％。本發(fā)明通過向uv涂料中添加紫外光吸收劑，減弱涂層在固化過程中對紫外光的吸收能力，從而減小引發(fā)效率，降低固化過程中體系的交聯(lián)效率，降低uv涂層的內(nèi)應(yīng)力，得到附著力強、穩(wěn)定性好的uv涂層，并且本發(fā)明制備的uv涂層質(zhì)量穩(wěn)定，對生產(chǎn)條件的依賴性小。實施例表明，使用本發(fā)明的制備方法制備得到的uv涂層，在烘烤時間為2min、6min和10min的條件下，涂層的附著力最高均可以達(dá)到5b水平。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例2制備的涂層的附著力等級；

圖2為本發(fā)明實施例2制備的涂層的碳碳雙鍵轉(zhuǎn)化率；

圖3為對比例1制備的涂層的附著力等級；

圖4為對比例1制備的涂層的碳碳雙鍵轉(zhuǎn)化率。

具體實施方式

本發(fā)明提供了一種紫外光固化涂層的制備方法，包括以下步驟：

將紫外光吸收劑和紫外光固化涂料混合后依次進行涂覆和固化，得到紫外光固化涂層；所述紫外光吸收劑的質(zhì)量為紫外光固化涂料質(zhì)量的1％～5％。

在本發(fā)明中，所述紫外光固化涂料(uv涂料)為本領(lǐng)域常規(guī)的uv涂料，主要成分為單官能團單體、多官能團單體、溶劑、光引發(fā)劑和顏料等。本發(fā)明對uv涂料的來源沒有特殊要求，使用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知來源的uv涂料即可，具體的如市售uv涂料。本發(fā)明提供的制備方法使用市售的uv涂料為原料均可。

本發(fā)明將紫外光吸收劑和紫外光固化涂料混合后進行涂覆。在本發(fā)明中，所述紫外光吸收劑優(yōu)選包括苯酮類紫外光吸收劑、苯并三唑類紫外光吸收劑、受阻胺類光穩(wěn)定劑和六甲基磷酰三胺中的一種或多種；所述苯酮類紫外光吸收劑優(yōu)選包括2,4-二羥基二苯甲酮、2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮或2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮中的一種或多種；所述苯并三唑類紫外光吸收劑優(yōu)選包括2-(2ˊ-羥基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑、2-(2'-羥基-3',5'-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑、2'-(2'-羥基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯苯并三唑或苯并三氮唑混合物或2，4，6-三(2'正丁氧基苯基)-1,3,5-三嗪中的一種或多種；所述受阻胺類光穩(wěn)定劑優(yōu)選包括三(1,2,2,6,6-五甲哌啶基)亞磷酸酯、4-苯甲酰氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、癸二酸雙(1,2,2,6,6-五甲基哌啶醇)酯、癸二酸雙-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯或雙(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯中的一種或多種。

本發(fā)明向uv涂料中加入紫外光吸收劑，減弱涂層對紫外光的吸收能力，減小引發(fā)效率，使得體系交聯(lián)度減小，減小涂層內(nèi)應(yīng)力，從而提高涂層的附著力和穩(wěn)定性，降低涂層對制備條件的依賴性。

在本發(fā)明中，所述紫外光吸收劑的種類大于等于兩種時，各紫外光吸收劑優(yōu)選具有不同的吸光波段和效率。本發(fā)明將具有不同吸光波段的紫外光吸收劑同時加入uv涂料中，從而對不同波段的紫外光進行選擇性吸收，達(dá)到互補的作用，起到比單一紫外光吸收劑更優(yōu)的效果。

在本發(fā)明中，所述苯酮類紫外光吸收劑的吸光波段為290～300nm；所述苯并三唑類紫外光吸收劑的吸光波段為300～385nm；所述受阻胺類光穩(wěn)定劑的吸光波段為280～290nm；所述hpt類光穩(wěn)定劑的吸光波段為270～380nm。在本發(fā)明的具體實施例中，可以根據(jù)實際情況對紫外光吸收劑進行選擇，本發(fā)明優(yōu)選使用兩種或兩種以上不同吸光波段的紫外光吸收劑進行吸光波段的互補，從而進一步減小uv涂層的內(nèi)應(yīng)力，提高涂層附著力。

在本發(fā)明中，所述紫外光吸收劑的種類為兩種時，所述紫外光吸收劑優(yōu)選包括2,4-二羥基二苯甲酮(j9510)和2'-(2'-羥基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯苯并三唑(j9409)；所述2,4-二羥基二苯甲酮和2'-(2'-羥基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯苯并三唑的質(zhì)量比優(yōu)選為1:0.5～2，更優(yōu)選為1:1～1.5。

在本發(fā)明中，所述紫外吸收劑的種類大于兩種時，各個紫外吸收劑的質(zhì)量優(yōu)選相等。

在本發(fā)明中，所述紫外光吸收劑的質(zhì)量優(yōu)選為紫外光固化涂料質(zhì)量的1％～5％，更優(yōu)選為2％～4％。

本發(fā)明對紫外光吸收劑和uv涂料的混合順序沒有特殊要求，采用任意順序混合均可；本發(fā)明優(yōu)選在攪拌條件下進行混合，本發(fā)明對所述攪拌的轉(zhuǎn)速沒有特殊要求，能夠?qū)⒆贤夤馕談┖蛈v涂料攪拌均勻即可；本發(fā)明優(yōu)選采用機械攪拌進行所述攪拌；本發(fā)明對混合采用的設(shè)備沒有特殊要求，使用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的混合設(shè)備即可。

所述混合后，本發(fā)明將混合后的物料進行涂覆，得到紫外光固化涂層。在本發(fā)明中，所述涂覆優(yōu)選為噴涂；本發(fā)明對所述噴涂的具體工藝條件沒有特殊要求，使用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的噴涂的方式即可。本發(fā)明對所述涂覆采用的基底材料沒有特殊要求，采用本領(lǐng)域需要進行uv涂覆的基底均可；具體的如塑料、金屬、玻璃等基底材料。

所述涂覆后，本發(fā)明將涂層固化，得到紫外光固化涂層。在本發(fā)明中，所述固化優(yōu)選依次包括干燥和紫外光固化；所述干燥優(yōu)選為烘烤；所述烘烤的溫度優(yōu)選為50～80℃，更優(yōu)選為60℃；所述烘烤的時間優(yōu)選為2～10min，更優(yōu)選為3～8min；所述紫外光的能量優(yōu)選為600～800mj/cm²，更優(yōu)選為700mj/cm²；本發(fā)明對紫外光固化所采用的具體方法沒有特殊要求，使用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的紫外光固化的技術(shù)方案即可；具體的如樣品自轉(zhuǎn)固化法。

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明提供的紫外光固化涂層的制備方法進行詳細(xì)的說明，但是不能把它們理解為對本發(fā)明保護范圍的限定。

實施例1

以市售uv涂料10kg為基準(zhǔn)，將市售uv涂料和質(zhì)量為涂料總質(zhì)量5％的j9510(2，4-二羥基二苯甲酮)混合，將混合后的涂料噴涂于abs塑料板表面，在80℃下烘烤涂層并在紫外燈下使其固化，固化后對涂層進行附著力檢測；

附著力檢測方法為行業(yè)通行的“百格測試法”，具體方法為：使用刀具以直角網(wǎng)格圖形切割面漆涂層穿透至鍍鋁層后利用3m600膠帶粘貼于劃格上，粘貼緊密后拉起膠帶，重復(fù)使用膠帶粘貼拉起3次，百格測試法附著力評定標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1百格測試法附著力評定標(biāo)準(zhǔn)

控制烘烤時間分別為2min、6min和10min分別記為方案1、方案2和方案3，對不同烘烤時間下涂層的附著力進行檢測，檢測結(jié)果為：方案1所得涂層附著力等級為5b，方案2所得涂層附著力等級為5b，方案3所得涂層附著力等級為4b。該結(jié)果表明，向uv涂料中加入單一種類的紫外吸收劑時可以一定程度提高涂層的附著力和穩(wěn)定性。

實施例2

以市售uv涂料20kg為基準(zhǔn)，將市售uv涂料和j9510、j9409混合，其中j9510(2，4-二羥基二苯甲酮)、j9409(2'-(2'-羥基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯苯并三唑)的質(zhì)量比為1:1，將混合后的涂料噴涂于abs塑料板表面，然后進行烘烤和紫外光固化；

分別控制j9510和j9409的加入總量為uv涂料質(zhì)量的1.0％、2.0％、3.0％和4.0％，控制烘烤時間為2min，6min和10min，檢測不同條件下得到的涂層在abs表面的附著力，并和不加入紫外吸收劑時所得涂層的附著力進行對比，檢測方法和實施例1相同，檢測結(jié)果見圖1；

根據(jù)圖1可以看出，加入1％的j9510和j9409混合物后，烘烤6min后所得涂層的附著力等級可以達(dá)到4b，顯著高于不加紫外吸收劑時的方案；而j9510和j9409混合物的加入量為2％、3％和4％時，烘烤10min后得到的涂層的附著力等級也能夠達(dá)到5b等級，不加紫外吸收劑的方案烘烤10min后得到的涂層附著力等級為0b(圖中所示值僅為方便標(biāo)示)。因此，試驗結(jié)果表明，使用本發(fā)明的方案制備的uv涂層附著力好，穩(wěn)定性強，對制備過程中的烘烤時間不敏感，因而可以減小涂層對制備條件的依賴性。

利用紅外光譜對所得涂層進行檢測，同時對未烘烤的涂層進行紅外光譜檢測，將1720cm^-1處c＝o特征峰面積(a1720)對808cm^-1處c＝c峰面積比值作為參量來計算涂層的c＝c雙鍵轉(zhuǎn)化率，并將轉(zhuǎn)化率繪制在圖2中；計算公式如式1所示：

式1中，a808t和a1720t為未烘烤時涂層的紅外圖譜中808cm^-1和1720cm^-1處的峰面積，a808s和a1720s為固化后涂層的紅外圖譜中808cm^-1和1720cm^-1處的峰面積。

根據(jù)圖2可以看出，涂層的c＝c轉(zhuǎn)化率隨著j9510和j9409混合助劑的加入量增多而逐漸降低，雙鍵轉(zhuǎn)化率與涂層固化程度密切相關(guān)，雙鍵轉(zhuǎn)化率降低說明隨著混合助劑的加入量增加，固化過程中涂層的交聯(lián)度逐漸降低，表明涂層的收縮內(nèi)應(yīng)力降低。因此，綜合圖1和圖2的結(jié)果可以看出，本發(fā)明的制備方法通過向uv涂料中加入混合的紫外光吸收劑可以減小體系交聯(lián)度和固化程度，使得涂層收縮減小，內(nèi)應(yīng)力降低，從而提高涂層的附著力和穩(wěn)定性。

實施例3

以市售uv涂料50kg為基準(zhǔn)，將市售uv涂料和4-二羥基二苯甲酮、2-(2ˊ-羥基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑和六甲基磷酰三胺混合，其中三種紫外吸收劑的的質(zhì)量比為1:1:1，三種紫外吸收劑的總質(zhì)量為uv涂料質(zhì)量的3％；將混合后的涂料噴涂于abs塑料板表面，然后進行烘烤和紫外光固化，固化過程中紫外光能量為800mj/cm²；

分別控制烘烤時間為2min，6min和10min，檢測不同烘烤時間下得到的涂層在abs表面的附著力，檢測方法和實施例1相同；

根據(jù)檢測結(jié)果可知，烘烤2min、6min和10min后所得涂層的附著力等級均為5b。

對比例1

將市售uv涂料噴涂于abs塑料板表面，然后進行烘烤和紫外光固化。改變烘烤時間，考察烘烤時間對涂層附著性能的影響，使用行業(yè)通行的“百格測試法”對涂層在abs表面的附著力進行測試，測試結(jié)果見圖3。

根據(jù)圖3可以看出，烘烤2min所得涂層的附著力達(dá)到了5b(5b的附著力最好，0b最差，具體的標(biāo)準(zhǔn)見表1)，烘烤6min時涂層的附著力為2b，但烘烤10min所制樣品側(cè)面面漆涂層附著力為0b(圖中所示值僅為方便標(biāo)示)，由此可知，對于市售uv涂料而言，涂層的附著力受烘烤時間的影響很大，僅烘烤時間較短時能夠得到附著力高的涂層，但是烘烤時間過短，涂層中的溶劑不能去除完全，會造成涂層固化不完全，且厚度不均勻。

按照實施例2的方法對不同烘烤時間涂層的c＝c轉(zhuǎn)化率進行檢測，所得結(jié)果見圖4；根據(jù)圖4可以看出，隨著烘烤時間的延長，涂層的碳碳雙鍵轉(zhuǎn)化率升高，這是因為烘烤過程中涂層中的單官能團單體揮發(fā)，導(dǎo)致后續(xù)固化所得涂層交聯(lián)度過高，收縮變大，涂層內(nèi)應(yīng)力增加，從而導(dǎo)致涂層的附著力變差。

由以上實施例可知，本發(fā)明提供的紫外光固化涂層的制備方法制備的uv涂層附著力高，穩(wěn)定性好，且涂層的附著力不受烘烤時間的影響，可以確保在溶劑去除完全的情況下得到附著力高的涂層，且制備方法簡單、成本低廉、操作方便、實用性強、不改變原有固化設(shè)備，且適用于市場上常見的uv涂料。

由以上實施例可知，本發(fā)明以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。