紫外光固化立体钻石镀漆
技术领域
本发明涉及涂料领域,特别地,涉及一种紫外光固化立体钻石镀漆。
背景技术
为使经真空镀膜后的镀层平整且具有金属光泽和亮度,因而在镀膜前后需要分别对待涂表面进行涂装处理,常用的漆为紫外光固化漆。采用真空镀膜工艺并结合紫外光固化漆所制作产品,只能体现出单一的平整镜面的金属亮面效果。随着消费者对紫外光固化漆运用于真空镀膜的外观要求日益提高,需求更富于立体钻石闪亮外观效果且稳定性高、耐磨性能高、附着力强的产品。
发明内容
本发明目的在于提供一种紫外光固化立体钻石镀漆,以解决现有技术中紫外光固化漆外观单一,稳定性差,耐摩擦能力差,对基体的附着力差的技术问题。
本发明提供了一种紫外光固化立体钻石镀漆,包括底漆和面漆。
底漆包括20~30重量份的二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、1~10重量份的二氧化硅接枝改性化合物、10~15重量份的三官能丙烯酸酯单体、1~2重量份的附着力促进树脂、2~5重量份的光引发剂、25~60重量份的稀释剂和0.01~0.5重量份的助剂;
面漆包括20~40重量份的高官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、5~15重量份的二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、5~15重量份的六官能丙烯酸酯单体、1~5重量份的附着力促进剂、1~5重量份的光引发剂、20~60重量份的稀释剂和0.2~2重量份的助剂。
进一步地,底漆包括20~25重量份的二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、5~10重量份的二氧化硅接枝改性化合物、15重量份的三官能丙烯酸酯单体、2重量份的附着力促进树脂、4重量份的光引发剂、43.5~48.95重量份的稀释剂和0.05~0.5重量份的助剂;面漆包括30~40重量份的高官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、5~8重量份的二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、5~15重量份的六官能丙烯酸酯单体、1~5重量份的附着力促进剂、2~3重量份的光引发剂、40~44.2重量份的稀释剂和0.8~2重量份的助剂。
进一步地底漆包括25重量份的二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、5重量份的二氧化硅接枝改性化合物、15重量份的三官能丙烯酸酯单体、2重量份的附着力促进树脂、4重量份的光引发剂、48.95重量份的稀释剂和0.05重量份的助剂;面漆包括30重量份的高官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、8重量份的二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、15重量份的六官能丙烯酸酯单体、1重量份的附着力促进剂、2重量份的光引发剂、44.2重量份的稀释剂和0.8重量份的助剂。
进一步地,附着力促进剂为磷酸改性丙烯酸单体。
进一步地,附着力促进树脂为丙烯酸树脂。
进一步地,光引发剂为α-羟基环己基苯甲酮和/或2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦。
进一步地,二氧化硅接枝改性化合物为γ-巯丙基三乙氧基硅烷接枝改性二氧化硅化合物、γ-巯丙基三甲氧基硅烷接枝改性二氧化硅化合物、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷接枝改性二氧化硅化合物、乙烯基三乙氧基硅烷接枝改性二氧化硅化合物、乙烯基三甲氧基硅烷接枝改性二氧化硅化合物、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷接枝改性二氧化硅化合物中的一种或多种。
本发明具有以下有益效果:
本发明提供的紫外光固化立体钻石镀漆经涂装、真空镀膜、紫外光固化后,利用底漆中的二氧化硅接枝改性化合物颗粒与树脂和单体均匀分散混合,一方面利用二氧化硅接枝改性化合物的颗粒镶嵌于底漆中,从而底漆漆膜呈现出凹凸不平的表面效果,当真空镀膜金属层后,由于底漆表面的不平整性,从而使金属镀膜层也表现出凹凸不平的表面,当光线照射不平整的金属层表面时,可反射、折射、漫反射出闪亮的钻石效果,当涂装面漆后,无需在面漆中添加闪亮粒子,即可赋予产品钻石镀的闪亮效果。另一方面,由于二氧化硅接枝改性化合物含有巯基或丙烯酸酯活性官能团,在紫外光照射下可与底漆中的树脂和丙烯酸酯单体发生化学交联反应,从而使二氧化硅接枝改性化合物粒子可稳定镶嵌于底漆涂层中,以保证产品性能及钻石闪亮效果的稳定性。同时,本发明提供的紫外光固化立体钻石镀漆性能优异,硬度高、耐磨性能强、稳定性好,在水煮和高温高湿条件下外观和附着力均无异常。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外,本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图,对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1是本发明优选实施例表面涂层结构放大100倍的示意图;
图2是本发明优选实施例表面涂层结构放大300倍的示意图;
图3是本发明对比例1的表面涂层结构放大300倍的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明,但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
本发明提供的紫外光固化立体钻石镀漆包括底漆和面漆,其中底漆包括20~30重量份的二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、1~10重量份的二氧化硅接枝改性化合物、10~15重量份的三官能丙烯酸酯单体、1~2重量份的附着力促进树脂、2~5重量份的光引发剂、25~60重量份的稀释剂和0.01~0.5重量份的助剂;面漆包括20~40重量份的高官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、5~15重量份的二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、5~15重量份的六官能丙烯酸酯单体、1~5重量份的附着力促进剂、1~5重量份的光引发剂、20~60重量份的稀释剂和0.2~2重量份的助剂。按照上述配方和配方量的底漆和面漆进行组合,可以解决现有技术中紫外光固化漆外观效果单一问题,赋予真空镀膜的紫外光固化立体钻石镀漆的立体钻石闪亮外观效果;同时保持紫外光固化立体钻石镀漆具有优异的附着力、耐磨性和稳定性。
在本发明提供的紫外光固化底漆中,立体钻石闪亮效果是通过二氧化硅接枝改性化合物颗粒与树脂和单体均匀分散混合实现的。由于二氧化硅接枝改性化合物中具有巯基或丙烯酸酯活性官能团,可增强与底漆中的树脂和活性单体的润湿分散性,以保证二氧化硅接枝改性化合物均匀镶嵌在底漆涂层中,从而底漆漆膜呈现出凹凸不平的表面效果。当真空镀膜金属层后,由于底漆表面的不平整性,从而使金属镀膜层也表现出凹凸不平的表面,当光线照射不平整的金属层表面时,可反射、折射、漫反射出闪亮的钻石效果。当涂装面漆后,无需在面漆中添加闪亮粒子,即可赋予产品均匀的钻石镀的闪亮效果。另外,由于二氧化硅接枝改性化合物含巯基或丙烯酸酯活性官能团,在紫外光照射下可与底漆中的二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂和丙烯酸酯单体发生化学交联反应,从而使二氧化硅接枝改性化合物粒子可稳定镶嵌于底漆涂层中,以保证紫外光固化立体钻石镀漆的附着力及钻石闪亮效果的稳定性。若采用其他颗粒镶嵌在底漆中,由于颗粒不具有润湿分散性,在树脂和活性单体中的均匀性较差,易形成粒径大小不一的团聚体,其钻石闪亮效果不均匀,同时其他颗粒只是简单镶嵌于底漆涂层中,而未与底漆形成化学键结合力,在使用过程中易产生迁移,使钻石闪亮效果不稳定。
在本发明提供的紫外光固化面漆中,主要的成膜物质为20~40重量份的高官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂和5~15重量份的二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂。高官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂和二官能团聚氨酯丙烯酸树脂均属于高官能团的有机物,这种有机物由于官能度高,因而功能官能团数目较多,而链长相对较短,在紫外光固化时,可产生密集的交联网络结构,使面漆表现出高硬度特点。面漆中主要成膜物质还包括5~15重量份的六官能丙烯酸酯单体,能充分溶解和稀释面漆中的树脂类物质,调节漆膜体系黏度,增加漆膜流平性;同时相应单体还参与光固化反应,通过调整漆膜在固化时的交联程度,对漆膜的各项性能发挥作用。当采用20~40重量份的高官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、5~15重量份的二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、5~15重量份的六官能丙烯酸酯单体、1~5重量份的附着力促进剂、1~5重量份的光引发剂、20~60重量份的稀释剂和0.2~2重量份的助剂进行组合制备面漆时,能保护真空镀膜层,从而延长紫外光固化立体钻石镀漆的使用寿命。
在紫外光固化面漆中,附着力促进剂可以是本领域常用的附着力促进剂,如聚乙烯类化合物。在紫外光固化底漆中,附着力促进树脂可以是本领域内常用的附着力促进树脂,如PP树脂;二氧化硅接枝改性化合物是指在分子结构中含有可参与光固化的丙烯酸酯或巯基结构单元的化合物,可与树脂或丙烯酸酯单体发生光固化反应,从而形成交联网络结构单元。
进一步地,底漆包括20~25重量份的二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、5~10重量份的二氧化硅接枝改性化合物、15重量份的三官能丙烯酸酯单体、2重量份的附着力促进树脂、4重量份的光引发剂、43.5~48.95重量份的稀释剂和0.05~0.5重量份的助剂;面漆包括30~40重量份的高官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、5~8重量份的二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、5~15重量份的六官能丙烯酸酯单体、1~5重量份的附着力促进剂、2~3重量份的光引发剂、40~44.2重量份的稀释剂和0.8~2重量份的助剂。当紫外光固化立体钻石镀漆的底漆和面漆按照上述配方和配方量进行组合时,紫外光固化立体钻石镀漆的性能更佳,硬度更好,耐磨性能更佳、附着力更好,在水煮和高温高湿条件下外观和附着力均无异常。
进一步地底漆包括25重量份的二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、5重量份的二氧化硅接枝改性化合物、15重量份的三官能丙烯酸酯单体、2重量份的附着力促进树脂、4重量份的光引发剂、48.95重量份的稀释剂和0.05重量份的助剂;面漆包括30重量份的高官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、8重量份的二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、15重量份的六官能丙烯酸酯单体、1重量份的附着力促进剂、2重量份的光引发剂、44.2重量份的稀释剂和0.8重量份的助剂。当紫外光固化立体钻石镀漆的底漆和面漆按照上述配方和配方量进行组合时,紫外光固化立体钻石镀漆的性能最佳,硬度最好,耐磨性能最佳、附着力最好,在水煮和高温高湿条件下外观和附着力均无异常。
进一步地,附着力促进剂为磷酸改性丙烯酸单体。当附着力促进剂为磷酸改性丙烯酸单体时,紫外光固化漆的附着力更强。
进一步地,附着力促进树脂为丙烯酸树脂。当附着力促进树脂为丙烯酸树脂时,紫外光固化漆的附着力更强。
进一步地,光引发剂为α-羟基环己基苯甲酮和/或2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦。当光引发剂为α-羟基环己基苯甲酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦中的一种或两种时,光固化效果更好,制得的紫外光固化漆的性能更强。
进一步地,二氧化硅接枝改性化合物为γ-巯丙基三乙氧基硅烷接枝改性二氧化硅化合物、γ-巯丙基三甲氧基硅烷接枝改性二氧化硅化合物、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷接枝改性二氧化硅化合物、乙烯基三乙氧基硅烷接枝改性二氧化硅化合物、乙烯基三甲氧基硅烷接枝改性二氧化硅化合物、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷接枝改性二氧化硅化合物中的一种或多种。前述的二氧化硅接枝改性化合物的分子结构中含有可参与光固化的丙烯酸酯或巯基结构单元的化合物,可与树脂或丙烯酸酯单体发生光固化反应,从而形成交联网络结构单元,增加了二氧化硅接枝改性化合物在底漆中的润湿分散性更好,保证紫外光固化立体钻石镀漆的钻石闪亮效果更均匀,更持久稳定性。
实施例
本发明提供漆面固化时,底漆所需固化能量为700~900J/cm2;面漆所需固化能量为1000~1300mJ/cm2,可由紫外灯提供相应能量。
本文实施例中采用的三官能丙烯酸酯单体为乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯或丙氧化甘油三丙烯酸酯,以兼顾底漆具有优异的光固化速度及漆膜柔软性、六官能丙烯酸酯单体为二季戊四醇六丙烯酸酯或2-莫尔己内酯改质双季戊四醇六丙烯酸酯。本文所指高官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂为具有6官能度、9官能度、12官能度、15官能度的任一官能度的聚氨酯预聚物。本文所提到的官能为聚合物或活性单体的官能度,其中官能度是指聚合物或活性单体所含丙烯酸酯基团中不饱和双键的数目。
实施例1~6中,用于底漆的二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂购自美国沙多玛公司的CN9178NS、CN9001NS,或购自购自台湾长兴化学的6121F-80、611A-85。用于面漆的二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂购自台湾长兴化学的6151-100,美国氰特公司的EBECRYL 4858,美国沙多玛公司的CN989,该化合物良好的耐磨性;
二氧化硅接枝改性化合物,包括γ-巯丙基三乙氧基硅烷接枝改性二氧化硅化合物、γ-巯丙基三甲氧基硅烷接枝改性二氧化硅化合物、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷接枝改性二氧化硅化合物、乙烯基三乙氧基硅烷接枝改性二氧化硅化合物、乙烯基三甲氧基硅烷接枝改性二氧化硅化合物、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷接枝改性二氧化硅化合物。其中,γ-巯丙基三乙氧基硅烷接枝改性二氧化硅化合物可按照中国专利201010273186.X所述方法制备;上述其余二氧化硅接枝改性化合物可按照文献所述方法制备,文献包括:“KH570用量对纳米SiO2接枝改性的影响”,《胶体与聚合物》第28卷第1期第19-20页;“硅烷偶联剂的种类与结构对二样华贵表面聚合物接枝改性的影响”,《硅酸盐学报》第32卷第5期第571页;“硅烷偶联剂KH570对纳米SiO2的表面改性及其分散稳定性”,《化工进展》第28卷第9期第1597页。
高官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂,购自美国氰特公司的EBECYRL 5129,美国沙多玛公司的CN9013,台湾长兴化学的DR-U095。
三官能丙烯酸酯单体型号为EM2380、EM2387;六官能丙烯酸酯单体型号为EM266、EM2692,以上单体均购自台湾长兴化学。
光引发剂中α-羟基环己基苯甲酮型号为Irgacure 184购自瑞士Ciba公司、2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦型号为Darocur TPO购自瑞士Ciba公司。
附着力促进树脂为丙烯酸树脂,型号6531B40购自台湾长兴化学;附着力促进剂为磷酸改性丙烯酸单体型号为CD9050购自美国沙多玛公司。
聚丙烯化合物的产品型号MT-8370,购自广州方景贸易有限公司;附着力促进树脂中PP树脂的产品型号PPA1441,购自广州聚佳贸易有限公司。
助剂中,消泡剂为聚甲基烷基硅氧烷溶液型号为BYK 077、流平剂为聚酯改性含丙烯酸官能团聚二甲基硅氧烷型号为BYK 371。所用助剂是为了提高紫外光固化漆的涂布性能及使用性能,均购自德国BYK公司。
底漆稀释剂乙酸乙酯、乙酸丁酯、异丙醇为市售,分析纯;面漆稀释剂乙酸乙酯、甲基异丁基酮、丁酮、甲苯为市售,分析纯。
实施例1~6面漆和底漆的涂装固化方法:
a)将实施例1~6中的紫外光固化底漆进行预处理步骤后喷涂于PC基材上,涂装膜厚为8μm,50℃红外灯照射下流平5min,700mJ/cm2能量固化;
b)然后进行真空镀膜;
c)在真空镀膜上喷涂实施例1~6中的紫外光固化面漆,涂装膜厚15μm,60℃红外灯照射下流平7min,1100mJ/cm2能量固化。
实施例1~6中紫外光固化底漆预处理步骤为:
a)将实施例1~6的紫外光固化底漆中含丙烯酸基团的树脂在40~50℃下预热1~2h,用2/3体积的稀释剂溶解得到第一溶液;
b)在第一溶液中加入实施例1~6的紫外光固化底漆中的丙烯酸类单体、光引发剂、附着力促进树脂加入,在40~50℃下以500~600r/min进行搅拌20~30min得到第二溶液;
c)在第二溶液中加入实施例1~6的紫外光固化底漆中的助剂和剩余的1/3体积的稀释剂,在900~1200r/min下搅拌10~20min,用200目滤布过滤得到紫外光固化底漆。
实施例1~6中紫外光固化面漆预处理步骤为:
a)将实施例1~6的紫外光固化底漆中含丙烯酸基团的树脂在40~50℃下预热1~2h,用2/3体积的稀释剂溶解得到第一溶液;
b)在第一溶液中加入实施例1~6的紫外光固化底漆中的丙烯酸类单体、光引发剂加入,在40~50℃下以500~600r/min进行搅拌20~30min得到第二溶液;
c)在第二溶液中加入实施例1~6的紫外光固化底漆中的助剂、附着力促进剂和剩余的1/3体积的稀释剂,在900~1200r/min下搅拌10~20min,用400目滤布过滤得到紫外光固化底漆。
表1为实施例1中紫外光固化底、面漆各成分重量份数。
表2为实施例2中紫外光固化底、面漆各成分重量份数。
表3为实施例3中紫外光固化底、面漆各成分重量份数。
表4为实施例4中紫外光固化底、面漆各成分重量份数。
表5为实施例5中紫外光固化底、面漆各成分重量份数。
表6为实施例6中紫外光固化底、面漆各成分重量份数。
表7为对比例1中紫外光固化底、面漆各成分重量份数。
表8为对比例2中紫外光固化底、面漆各成分重量份数。
表1实施例1中底漆各成分的重量份数
表2实施例2中底漆各成分的重量份数
表3实施例3中底漆各成分的重量份数
表4实施例4中底漆各成分的重量份数
表5实施例5中底漆各成分的重量份数
表6实施例6中底漆各成分的重量份数
表7对比例1中底漆各成分的重量份数
表8对比例2中底漆各成分的重量份数
将实施例1~6和对比例1、2的紫外光固化立体钻石镀漆进行质量检测,检测结果列于表9中。
RCA耐磨测试方法为常规RCA耐磨测试方法,采用Norman RCA耐磨测试仪,样品重量或漆膜负重为175g条件下进行。铅笔硬度测试按GB/T 6739-2006标准测试,负重1000g;附着力测试按GB 9286-1998标准测试。漆面水煮测试在100℃沸水浸泡1小时条件下进行,评价漆面外观及附着力。漆面高温高湿测试在80℃温度、95%湿度条件下进行96小时,评价漆面外观及附着力。符号A表示外观和附着力无异常;符号B表示外观暗淡,紫外光固化漆易掉落。
表9紫外光固化立体钻石镀漆的性能测试结果表
从表9的结果可知,实施例1~6的紫外光固化漆具有均匀的立体钻石镀效果,同时漆膜的质量优异,而对比例1的紫外光固化漆立体钻石镀效果不均匀,稳定性差。证明按照本发明提供的配方可以制得紫外光固化立体钻石镀漆,若将二氧化硅接枝改性化合物改为其他的颗粒,颗粒在树脂和单体中润湿分散性差,不能形成均匀的钻石效果,同时其他颗粒不能与底漆形成化学键结合力,导致紫外光固化立体钻石镀漆的附着力、耐摩擦性能和稳定性较差。实施例1~6的紫外光固化立体钻石镀漆的附着力、耐磨性能和稳定性均优于对比例2,证明按照本发明的配方和配方量制得的紫外光固化立体钻石镀的效果更优,若在底漆中采用其他的树脂和单体与二氧化硅接枝改性树脂进行结合,或改变树脂和单体的重量份,则不能在底漆中形成均匀的立体钻石效果,二氧化硅接枝改性树脂颗粒与树脂和单体的交联程度低,稳定性较差。若面漆中采用其他的树脂或单体,则面漆的耐磨性能明显降低。其中实施例5的效果最佳,为本发明最优实施例。
图1是本发明实施例5表面涂层结构放大100倍的示意图;
图2是本发明实施例5表面涂层结构放大300倍的示意图;
图3是本发明对比例1的表面涂层结构放大300倍的示意图。
从图1、2、3可知,实施例5的表面涂层,颗粒分布均匀,对比例1的表面涂层中,颗粒分布不均匀。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。