专利名称：一种双重固化涂料组合物及其固化方法
技术领域：
本发明涉及一种双重固化涂料组合物及其固化方法，尤其是一种单层有色喷涂的双重固化涂料组合物及其固化方法。
背景技术：
随着个人电脑市场和手机市场的不断发展，电脑外壳及手机外壳的材质从传统的工程塑料向更高端的不锈钢、镁铝合金等金属材质发展，以提升产品的质感和档次。但是由于金属材料在空气中容易被氧化生锈，必须在其外表涂装保护涂层，以满足产品外观件的硬度、耐刮擦性和耐候性等方面的需求。目前金属外观件的喷涂主要采用先喷低温PU色漆，再喷低温I3U清漆或紫外光固化清漆罩光保护。由于I3U漆需要80°C下烘烤30min以上才能下线进行下一道工序，两层PU漆的工艺所需的时间长，能耗大，还会导致周转效率低，库存上升。并且，传统的紫外光固化清漆耐候性较差，在金属底材上易脆，附着力差。
发明内容
针对以上工艺的施工时间长，产品耐候性、附着力差的缺点，本发明提供一种单层喷涂的有色双重固化涂料组合物，经一次喷涂施工后，140°C红外烘烤5-8min，再通过紫外光固化，即可下线装配。能同时满足客户对颜色和性能的需要。本发明提供一种双重固化涂料组合物，包括主体树脂、光引发剂、活性单体、着色齐U、有机溶剂和固化剂，其中，所述主体树脂为聚氨酯丙烯酸酯树脂，所述光引发剂包括短波光引发剂和长波光引发剂，所述着色剂为醋酸丁酸纤维素色片；所述固化剂为封闭型异氰酸酯和羟基丙烯酸树脂。本发明还提供了上述双重固化涂料组合物的固化方法，包括将双重固化涂料组合物涂覆在基材上，红外烘烤后再过紫外光固化机进行紫外光固化。与现有的生产工艺方案相比，本发明的涂料组合物只需进行一层喷涂即可实现色彩和性能的要求，同时，涂料固化速度快。本发明提供的双重固化涂料组合物具有良好的附着力、硬度、耐刮擦性和耐候性，且颜色可根据需要自由调整，从而满足了个人电脑和手机的要求。利用双重固化的优势，本组合物既拥有紫外光固化涂料生产效率高、涂层机械性能优异的优点，又避免了紫外光固化涂料在金属基材上易脆、耐候性差、附着力差的劣势。
具体实施例方式本发明提供的双重固化涂料组合物，包括主体树脂、光引发剂、活性单体、着色剂、有机溶剂和固化剂，其中，所述主体树脂为聚氨酯丙烯酸酯树脂，所述光引发剂包括短波光引发剂和长波光引发剂，所述着色剂为醋酸丁酸纤维素色片；所述固化剂为封闭型异氰酸酯和羟基丙烯酸树脂。根据本发明，所述羟基丙烯酸树脂用于提高漆膜的柔韧性和附着力，羟值范围优选为50-150mgK0H/g，平均分子量优选为1000-6000道尔顿。满足上述条件的羟基丙烯酸树脂可商购得到，例如帝斯曼公司(DSM)的Uralac SN822、Uralac SN863、CY430和纽佩斯公司(NUPLEX)的 Tires 2850, Tires 4702, Tires 213 和 Tires SM515 中的一种或几种。根据本发明，所述长波光弓I发剂的活化波长为380_440nm，所述短波光弓I发剂的活化波长为280-340nm。根据本发明，所述活性单体选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、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯中的一种或多种；所述有机溶剂为甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、二丙酮醇、乙二醇叔丁醚、丙酮、甲基异丁基甲酮、环己酮中的一种或几种；所述长波光引发剂为氧化磷类光引发剂；所述短波光引发剂为阿尔法羟基酮类光引发剂、二苯甲酮-叔胺类光引发剂中的一种或多种。根据本发明，以所述双重固化涂料组合物的总重量为基准，所述主体树脂含量为30-40wt%，所述短波光引发剂含量为l_2wt%，所述长波光引发剂含量为0. 5-lwt%，所述活 性单体含量为10-20wt%，所述有机溶剂含量为20-30wt%，所述着色剂含量为l_5wt%，所述封闭型异氰酸酯含量为2-5wt%，所述羟基丙烯酸树脂含量为10-15wt%。根据本发明，所述聚氨酯丙烯酸酯用于提高漆膜的硬度和耐磨性，优选为六官能度的聚氨酯丙烯酸酯。满足上述条件的聚氨酯丙烯酸酯可商购得到，例如沙多玛的产品型号中含有六官能团的聚氨酯丙烯酸酯(例如CN9006，CN9010),日本合成化学株式会社的产品型号中的含有六官能度的聚氨酯丙烯酸酯(例如UV-7605B)，氰特化工公司的产品型号中含有六官能团的聚氨酯丙烯酸酯(例如EB1290，EB5129)中的一种或几种。根据本发明，所述醋酸丁酸纤维素色片用于提供颜色和遮盖力，具有半透明性。醋酸丁酸纤维素色片的半透明的特性，使得相对长波的可见光能穿过，配合长波的光引发剂实现涂层的完全固化。满足本发明需要的醋酸丁酸纤维素色片可以直接通过商购获得，例如太阳化学公司生产的黑色色片(2604，0624)，红色色片(0602，0603)，具体可根据客户需要自由选择不同颜色的色片。根据本发明，所述活性单体为溶解介质，优选为官能度小于3的活性单体，用于分散醋酸丁酸纤维素色片颜料。满足上述条件的活性单体可以是三羟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种或几种。本发明所述活性单体可以直接商购获得，例如沙多玛公司生产的SR351。根据本发明，所述长波光弓I发剂的活化波长为380-440nm，所述短波光弓I发剂的活化波长为280-340nm。所述短波光引发剂为业内公知，优选为阿尔法羟基酮类，二苯甲酮/叔胺体系中的一种或几种。所述长波光引发剂用于吸收波长400nm以上，穿透力强的光，从而实现有色深层固化。满足上述条件的长波光引发剂主要为氧化磷类，优选为戊基氧化磷，苯基氧化磷，二苯基氧化磷中的一种或几种。根据本发明，所述有机溶剂优选为甲苯，二甲苯，乙酸乙酯，乙酸丁酯，二丙酮醇，乙二醇叔丁醚，丙酮，甲基异丁基甲酮，环己酮中的一种或几种。根据本发明，所述封闭型异氰酸酯作为固化剂，在高温下解封后与羟基丙烯酸树脂反应成膜，本发明所述封闭型异氰酸酯优选为HDI型的封闭异氰酸酯，以实现更好的柔韧性和耐候性。本发明所述封闭型异氰酸酯可以直接通过商购获得，例如德国拜耳公司(Bayer)生产的 BL-3175、VPLS-2253、BL-3370、BL-3272 中的一种或几种。根据本发明，所述双重固化涂料组合物中还含有附着力促进剂、流平剂、催干剂和消泡剂中的一种或几种。所述附着力促进剂为聚酯类附着力促进剂，用于进一步提升涂层与金属底材的附着力，优选为磷酸酯类的聚酯，可以直接通过商购获得，例如路博润公司生产的2063、长兴化学生产的YX-909中的一种或几种。所述流平剂，催干剂和消泡剂为业内公知，均可以直接商购获得，例如德国毕克化学(BYK)，荷兰埃夫科纳公司(Afcona)生产的相关广品。根据本发明，所述双重固化涂料组合物中还含有自由基捕捉剂和紫外光吸收剂。所述自由基捕捉剂用于捕捉长期太阳光照射下产生的对涂层有破坏作用的自由基，以提高涂层的耐候性，可直接通过商购获得，例如汽巴精化(Ciba)公司生产的天来稳292，天来稳144、天来稳152中的一种或几种。所述紫外光吸收剂为羟基苯并三唑类物质，用于吸收太阳光中有害的紫外光波段，以防止自由基的产生，从而提高涂料的耐候性。由于本发明所述的紫外光吸收剂只吸收紫外光波段的能量，并不影响长波光引发剂吸收可见光固化涂层，因此不会造成涂层的机械能下降。本发明所述紫外光吸收剂可以直接通过商购获得，可以选自Ciba公司生产的天来稳928、天来稳384-2、天来稳1130、天来稳400中的一种或几种。根据本发明，以所述双重固化涂料组合物的总重量为基准，所述自由基捕捉剂含量为0. 5-lwt%,所述紫外光吸收剂含量为0. 5-lwt%,所述附着力促进剂含量为l_2wt%，所述流平剂含量为0. 1-0. 5wt%,所述催干剂含量为0. 1-0. 4wt%,所述消泡剂含量为0. 2-1. 0wt%o一种双重固化涂料组合物的固化方法，包括将双重固化涂料组合物涂覆在基材上，红外烘烤后再过紫外光固化机进行紫外光固化；其中，所述双重固化涂料组合物为本发明所提供的双重固化涂料组合物。本发明所述的双重固化涂料组合物的固化方法，所述红外烘烤条件为温度140±5°C，红外烘烤时间5-8min ;所述紫外光固化条件为波长280_450nm，固化能量800-1200mj/cm2，固化时间为 15_25s。本发明所述的双重固化涂料组合物的固化方法还包括，将双重固化涂料组合物涂 覆在基材上，形成的涂层厚度为15-25um。本发明中所述的双重固化为红外烘烤和紫外光固化。本发明的发明人意外地发现，封闭型异氰酸酯和羟基丙烯酸树脂在解封后，会发生交联反应生成氨基甲酸酯键，该键结构具有良好的弹性和拉升性能，能够提升涂层的柔韧性和附着力；在户外长期使用中自然光中的紫外线会破坏涂层中的部分氨基甲酸酯键，导致断键，使得涂层变脆，附着力下降；加入紫外光吸收剂和自由基捕捉剂后能吸收绝大部分有害的紫外线，保护氨基甲酸酯键不被破坏，使得涂层的柔韧性和附着力的保持时间进一步延长。下面对本发明作进一步的详细说明
本发明的用于金属外壳单层喷涂的有色双重固化涂料组合物制备工艺如下
(1)以涂料组合物总重量为基准,将l_5wt%的醋酸丁酸纤维素色片颜料，20-30wt%的有机溶剂，10-20wt%的活性单体，加入到容器中，高速分散，均匀搅拌。使用刮板细度计检测预分散液的细度，当细度小于IOum时停止搅拌；
(2)以涂料组合物整体为基准，将10-15wt%的羟基丙烯酸树脂，30-45wt%的聚氨酯丙烯酸酯，2-5wt%的封闭型异氰酸酯，1_2被％的聚酯类附着力促进剂加入到容器中，以lOOOr/min的转速揽拌15min ；
(3)以涂料组合物的总重量为基准，将0. 1-0. 5wt%的流平剂，0. 1-0. 4wt%的催干剂，l-2wt%的短波光引发剂，0. 5-lwt%的长波光引发剂，0. 2-lwt%的消泡剂，0. 5-lwt%的自由基捕捉剂，0. 5-lwt%的紫外光吸收剂加入到混合液体中，高速搅拌lOmin，用400目滤布过滤后即可得到本发明提供的涂料组合物。
本发明的用于金属外壳单层喷涂的有色双重固化涂料组合物的施工工艺如下
用质量比为乙酸丁酯二甲苯乙二醇叔丁醚=4 4 2的混合溶剂将该涂料组合物稀释至8. Os-9. 2s (岩田2#杯，23 °C)，然后喷涂在金属外壳素材上，室温下流平30s，在140±5°C下烘烤5-8min后，过紫外光固化机固化，累积能量为800-1000mj/cm2，喷涂膜厚为15_25um0
与现有的生产工艺方案相比，本发明的涂料组合物只需进行一层喷涂即可实现色彩和性能的要求，同时，涂料固化速度快，整个施工过程仅需10_15min即可下件包装，大大提高了产线运转效率，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属上难附着、耐候性差、易开裂的缺点。为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。表I :实施例1-7各组分含量
权利要求
1.一种双重固化涂料组合物，包括主体树脂、光引发剂、活性单体、着色剂、有机溶剂和固化剂，其特征在于，所述主体树脂为聚氨酯丙烯酸酯树脂，所述光引发剂包括短波光引发剂和长波光引发剂，所述着色剂为醋酸丁酸纤维素色片；所述固化剂为封闭型异氰酸酯和羟基丙烯酸树脂。
2.根据权利要求I所述的双重固化涂料组合物，其特征在于，所述羟基丙烯酸树脂的羟值范围为50-150mgK0H/g，平均分子量为1000-6000道尔顿。
3.根据权利要求2所述的双重固化涂料组合物，其特征在于，所述长波光引发剂的活化波长为380-440nm，所述短波光引发剂的活化波长为280_340nm。
4.根据权利要求3所述的双重固化涂料组合物，其特征在于，所述活性单体选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、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯中的一种或多种；所述有机溶剂为甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、二丙酮醇、乙二醇叔丁醚、丙酮、甲基异丁基甲酮、环己酮中的一种或几种；所述长波光引发剂为氧化磷类光引发剂；所述短波光引发剂为阿尔法羟基酮类光引发剂、二苯甲酮-叔胺类光引发剂中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的双重固化涂料组合物，其特征在于，以所述双重固化涂料组合物的总重量为基准，所述主体树脂含量为30-40wt%，所述短波光引发剂含量为l-2wt%，所述长波光引发剂含量为0. 5-lwt%，所述活性单体含量为10-20wt%，所述有机溶剂含量为20-30wt%,所述着色剂含量为l_5wt%，所述封闭型异氰酸酯含量为2-5wt%，所述羟基丙烯酸树脂含量为10-15wt%。
6.根据权利要求5所述的双重固化涂料组合物，其特征在于，所述双重固化涂料组合物中还含有附着力促进剂、流平剂、催干剂和消泡剂中的一种或几种。
7.根据权利要求6所述的双重固化涂料组合物，其特征在于，所述双重固化涂料组合物中还含有自由基捕捉剂和紫外光吸收剂。
8.根据权利要求7所述的双重固化涂料组合物，其特征在于，所述自由基捕捉剂为受阻胺类的自由基捕捉剂；所述紫外光吸收剂为羟基苯并三唑类的紫外光吸收剂；所述附着力促进剂为磷酸酯类的聚酯。
9.根据权利要求8所述的双重固化涂料组合物，其特征在于，以所述双重固化涂料组合物的总重量为基准，所述自由基捕捉剂含量为0. 5-lwt%,所述紫外光吸收剂含量为0.5-lwt%，所述附着力促进剂含量为l_2wt%，所述流平剂含量为0. 1-0. 5wt%，所述催干剂含量为0. 1-0. 4wt%，所述消泡剂含量为0. 2-1. 0wt%。
10.一种双重固化涂料组合物的固化方法，包括将双重固化涂料组合物涂覆在基材上，红外烘烤后再过紫外光固化机进行紫外光固化，其中，所述双重固化涂料组合物为权利要求1-9中任意一项所述的双重固化涂料组合物。
11.根据权利要求10所述的固化方法，其特征在于，所述红外烘烤条件为温度140±5°C，红外烘烤时间5-8min ;所述紫外光固化条件为波长280_450nm，固化能量800-1200mj/cm2，固化时间为 15_25s。
12.根据权利要求11所述的固化方法，其特征在于，将双重固化涂料组合物涂覆在基材上，形成的涂层厚度为15-25um。
全文摘要
本发明提供了一种可用于金属外壳单层喷涂的有色双重固化涂料组合物，包括主体树脂、光引发剂、活性单体、着色剂、有机溶剂和固化剂，其中，所述主体树脂为聚氨酯丙烯酸酯树脂，所述光引发剂包括短波光引发剂和长波光引发剂，所述着色剂为醋酸丁酸纤维素色片；所述固化剂为封闭型异氰酸酯和羟基丙烯酸树脂，还提供了上述涂料组合物的固化方法。本发明提供的涂料组合物本组合物既拥有紫外光固化涂料生产效率高、涂层机械性能优异的优点，又避免了紫外光固化涂料在金属基材上易脆、耐候性差、附着力差的劣势。
文档编号C09D7/12GK102746785SQ20111009737
公开日2012年10月24日 申请日期2011年4月19日 优先权日2011年4月19日
发明者刘萌 申请人:比亚迪股份有限公司