本发明涉及材料领域，尤其涉及一种UV手感涂料及其喷涂施工方法。
背景技术：
UV是可见紫色光以外的一段电磁辐射,波长在10~400nm的范围。紫外线(UV)用于工业生产上，其一般使用的是长波UV(UV-A)，波长为320--400nm。
PU漆的干燥速度受温度和时间的影响较大，传统的PU型手感漆25度下彻底干透约需一周以上，即使在80度的干燥温度下也将近4小時。UV涂料采用紫外线照射瞬間固化的特性，能够发挥快速干燥的优势。因此，手感漆体系在UV领域具有较好的发展前景。UV光固化产品都以透明色为主，而实色UV体系在本领域目前是UV底层加喷一层溶剂型色漆來实现的。
现有的UV涂料存在如下技术问题：1、耐化学性差；2、硬度低；3、烘烤时间长；4、反应性慢；5、VOC排放大。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种UV手感涂料及其喷涂施工方法，提升固化速度，进一步提高漆料的硬度和耐磨性，降低生产成本，减排节能。
为了解决上述技术问题，本发明的实施例提供了一种UV手感涂料，包括：包括：用以增强交联反应和提高反应活性的高低官能团聚氨酯低聚物；用以增加柔韧性及提高对颜色相溶性的丙烯酸低聚物；用以吸收在第一波峰范围内的紫外光后产生自由基或阳离子，从而引发低聚物和活性稀释剂发生聚合和交联反应形成网状结构的第一引发剂；用以吸收在第二波峰范围内的紫外光后产生自由基或阳离子，从而引发低聚物和活性稀释剂发生聚合和交联反应形成网状结构的第二引发剂；用以降低粘度和颜料润湿性的丙烯酸单体和有机溶剂；用以提高反应活性和有机溶剂释放性的催化剂；用以降低反应表面张力和体液的流动性对底材润湿性的流平剂；以及用以提供对底材的遮力和调节光泽和手感的手感浆和消光粉；聚氨酯低聚物、丙烯酸低聚物、第一引发剂、第二引发剂、丙烯酸单体、有机溶剂、催化剂、流平剂、手感浆以及消光粉的质量百分比为：聚氨酯低聚物30-60%；丙烯酸低聚物0-10%；第一引发剂1.5-3%；第二引发剂0.5-1%；丙烯酸单体3-8%；有机溶剂10-30%；催化剂0-0.3%；流平剂0.5-2%；手感浆10-35%；消光粉3-8%。
其中，高低官能团聚氨酯低聚物包括脂肪族低聚物、芳香族聚氨脂低聚物以及有机氟改性聚氨脂低聚物中的任一种。
其中，还包括：第一引发剂为过硫酸根引发剂、异丙基硫杂蒽酮引发剂、夺氢型引发剂、苯基双裂解型引发剂以及裂解型引发剂中的任一种；第二引发剂为过硫酸根引发剂、异丙基硫杂蒽酮引发剂、夺氢型引发剂、苯基双裂解型引发剂以及裂解型引发剂中的任一种。
其中，催化剂为有机锡或活性氨。
其中，流平剂为有机硅聚醚改性流平剂、有机氟流平剂以及硅改性流平剂中的任一种。
其中，第一波峰的范围在325-370nm，第二波峰的范围在350-400nm。
其中，消光粉为三维立体球型硅改性粉体，粉体的粒径在1-20um之间。
为解决上述技术问题，本发明还公开了一种上述UV手感涂料的喷涂施工方法，包括以下步骤：素材表面处理；将UV手感涂料、酯类、酮类以及醇类相混合的组分体以及一定量的手感浆、高柔韧UV光油以及消光粉按照一定的比例进行混合；在素材表面进行喷涂。
其中，素材的表面处理包括：除油脂、除脱模剂、清洁、干燥、浸涂或喷涂导电液静电喷涂的步骤。
其中，喷涂导电液静电喷涂的步骤在一定的条件下进行：包括：喷涂气压0.4-0.5Mpa；线速60M/min。
实施本发明所提供的UV手感涂料及其喷涂施工方法，具有如下有益效果：聚氨酯低聚物、丙烯酸低聚物、第一引发剂、第二引发剂、丙烯酸单体、有机溶剂、催化剂、流平剂、手感浆以及消光粉通过合理配比，能够提升UV手感涂料的固化效果，且可提升漆料的硬度和耐磨性，降低生产成本，减排节能。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
UV固化的化学体系一般包括齐聚物、单体、光引发剂、助剂等成分。齐聚物在辐射固化配方中起着极其重要的作用，它决定了涂料、UV手感涂料、黏合剂或其他基料在辐射固化后的整体性能。
齐聚物是专门指一类具有不饱和双键结构的高分子聚合物，可进一步发生反应，扩展成为交联固化体，故也称预聚物。大多数齐聚物都是不同类型丙稀酸树脂，分子量一般不大。单体是有机合成材料最基本的单元，UV固化中单体主要用作稀释剂以降低化学体系的黏度。UV固化单体一般为活性稀释剂，不仅可调节配方黏度，而且分子结构含有一个或多个双键，称作单官能团活性单体或多官能团活性单体。这种活性单体可与齐聚物或其他单体发生反应，参与辐射固化过程，而且由于不含挥发性物质，故不会对大气造成污染。光引发剂在紫外光的作用下产生自由基和阳离子。这两种粒子在化学体系中都是高能活性基团，有利于引发单体、齐聚物和聚合物的不饱和双键的交联固化。助剂在辐射固化中虽然并不直接参与固化过程，然而其作用不可忽视。最常用的助剂是稳定剂，主要用于防止配方用料在贮存时出现凝胶化现象，或防止配方体系在暗光条件下自动固化。
此外，其他一些助剂，包括颜料、染料、消光剂、消泡剂、流平剂、附着力促进剂等在改善最终固化性能中也发挥着各自不同的作用。
本实施例中的UV手感涂料，包括：用以增强交联反应和提高反应活性的高低官能团聚氨酯低聚物；用以增加柔韧性及提高对颜色相溶性的丙烯酸低聚物；用以吸收在第一波峰范围内的紫外光后产生自由基或阳离子，从而引发低聚物和活性稀释剂发生聚合和交联反应形成网状结构的第一引发剂；用以吸收在第二波峰范围内的紫外光后产生自由基或阳离子，从而引发低聚物和活性稀释剂发生聚合和交联反应形成网状结构的第二引发剂；用以降低粘度和颜料润湿性的丙烯酸单体和有机溶剂；用以提高反应活性和有机溶剂释放性的催化剂；用以降低反应表面张力和体液的流动性对底材润湿性的流平剂；以及用以提供对底材的遮力和调节光泽和手感的手感浆和消光粉。
具体实施时，高低官能团聚氨酯低聚物包括脂肪族低聚物、芳香族聚氨脂低聚物以及有机氟改性聚氨脂低聚物中的任一种，例如：特殊基团高柔韧UV聚氨脂低聚物、双官能团高柔韧UV聚氨脂低聚物，官能基为2－10，粘度（CPS，25°C）9000－75000。聚氨酯低聚物的作用是增强交联反应和提高手感，同时，其能够提高对消光粉的润湿和排列性，提高反应活性。
丙烯酸低聚物的作用是提供改善性能，用以增加柔韧性及提高对颜色相溶性。例如:特殊丙烯酸酯、聚脂丙烯酸酯、硅改性丙烯酸酯等低聚物,其基本规格：官能基为0－2，粘度（CPS,25°C）4000－35000。
本实施例通过合适比例及类型的引发剂在不影响吸收的基础上，提升固化速度。其中：
第一引发剂的作用是引发固化，吸收在第一波峰（325-370nm）范围内的紫外光后产生自由基或阳离子，从而引发低聚物和活性稀释剂发生聚合和交联反应形成网状结构。
第一引发剂为过硫酸根引发剂、异丙基硫杂蒽酮引发剂、夺氢型引发剂、苯基双裂解型引发剂以及裂解型引发剂中的任一种。例如：过硫酸根/异丙基硫杂蒽酮（异构根），夺氢型/苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦),裂解型/过硫酸根,裂解型等引发剂。
第二引发剂的作用是引发固化，吸收在第二波峰（350-400nm）范围内的紫外光后产生自由基或阳离子，从而引发低聚物和活性稀释剂发生聚合和交联反应形成网状结构。其中：第二引发剂可以为过硫酸根引发剂、异丙基硫杂蒽酮引发剂、夺氢型引发剂、苯基双裂解型引发剂以及裂解型引发剂中的任一种。例如：过硫酸根/异丙基硫杂蒽酮（异构根），夺氢型/苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦),裂解型/过硫酸根,裂解型等引发剂。
进一步的，还包括用以降低粘度和颜料润湿性的丙烯酸单体和有机溶剂。其中：丙烯酸单体和有机溶剂的作用是提供稀释作用和改善性能。具体实施时其能够降低反应体系的粘度和颜料的润湿性，例：TPGDA、TMPTA以及IBOA等活性单体，BAC、EAC、IBA、NBA、DAA、MEA以及MIBA等有机溶剂。
本实施例中，UV手感涂料可以使用的多元醇有聚酯多元醇、聚醚多元醇、丙烯酸类多元醇、蓖麻油等多元醇及高活性氢化物。通过改变多元醇化合物的种类、分子量、官能度与分子结构等调节UV手感涂料的物理化学性能。如以二官能度，数均分子量为2000的聚酯二元醇为原料，可合成強度大、耐磨、弹性较好的UV手感涂料。
聚醚多元醇分子端基(或其侧基)含两个或两个以上的羟基，分子主链由醚键(-R-O-R-)组成的低聚物称为聚醚多元醇。聚醚多元醇通常以含伯氨基化合物或醇胺为起始剂，以氧化丙烯酸，氧化乙烯等环氧化合物为聚合单体，开环均聚或共聚而得。在聚醚多元醇分子结构中醚键内聚能较低，并易于旋转，其制得的聚氨酯製品有较好的柔软性、耐水解性、回弹性，且其原料体系的粘度低，易于和异氰酸酯、助剂等组分互溶，加工性能优良。由聚醚制得的涂料耐硷、耐水解，粘度低。另丙烯酸类多元醇是聚氨酯涂料的新型原料，聚氨酯涂料中常用分子量聚醚与异氰酸酯反应，以提高分子量，制得聚氨酯聚醚型化合物。但在实际的聚氨酯涂料製备中，其所用的多元醇往往是几种不同官能度不同分子量的聚醚多元醇的混合物。
聚酯多元醇一般以有机多元酸与有机多元醇经缩聚反应制得。其多元醇一般按羟酸分类，通常的分类有如下几种：己二酸系聚酯多元醇、醇酸系聚酯多元醇、己内酯系多元醇、丙烯酸系多元醇。其中可用作製备UV手感涂料的为醇酸系多元醇和丙烯酸多元醇。为了提高对颜料的润湿性，流平性，丰满度，耐水性，则可用醇酸树脂代替聚酯，但其改性油不能含有双建，以免氧化成过氧化物，促使氨酯键降解、泛黄而降低耐候性。
进一步的，在制备UV手感涂料过程中两次聚合反应都是-NCO/-OH的反应。而多异氰酸酯与多元醇的反应一般在室温下无催化剂时就能进行。但反应速度很慢，而且反应不完全，因而实验过程中往往要加入一定量的催化剂。本实施例中，催化剂为有机锡或活性氨。催化剂所起到的作用是提高反应体系的反应活性和有机溶剂的释放。
本实施例中使用的催化剂主要有：有机锡类和叔胺类催化剂。而催化剂对异氰酸酯反应活性和-NCO/-OH的反应有很大影响。如添加酸性催化剂回使-NCO/-OH的反应链增长反应降低，起到抑制交联反应的效果。而叔胺类催化剂对促进异氰酸酯与水的反应特别有效，用此作-NCO/-OH催化时会增加-NCO/H2O这一副反应的增长，而有机锡类催化剂催化-NCO/-OH反应比催化-NCO/H2O反应更有效，且催化活性一般都大于叔胺类催化剂，因而本实验选用有机锡类催化剂。在有机锡类催化剂中，二月桂酸二丁基锡的催化活性最高，为提高其反应速率，降低-NCO/H2O副反应率，试验用催化剂选用二月桂酸二丁基锡。
进一步的，流平剂用以降低反应表面张力和体液的流动性以及对底材润湿性。本实施例中，流平剂的能够改善性能并增加爽滑感。例如：其可以为含有反应性有机硅聚醚表面活性剂，聚二甲基硅氧烷，含氟表面活性剂聚合物。手感浆和消光粉的作用是提供遮力和调节表面的光泽。具体实施时，消光粉为三维立体球型硅改性粉体,其粒径范围在1－20um。
进一步的，聚氨酯低聚物、丙烯酸低聚物、第一引发剂、第二引发剂、丙烯酸单体、有机溶剂、催化剂、流平剂、手感浆以及消光粉的质量百分比为：聚氨酯低聚物30-60%；丙烯酸低聚物0-10%；第一引发剂1.5-3%；第二引发剂0.5-1%；丙烯酸单体3-8%；有机溶剂10-30%；催化剂0-0.3%；流平剂0.5-2%；手感浆10-35%；消光粉3-8%。。
在其中一种实施方式中，聚氨酯低聚物30.9%；丙烯酸低聚物6%；第一引发剂2.87%；第二引发剂0.5%；丙烯酸单体5%；有机溶剂20.7%；催化剂0.3%；流平剂0.5%；手感浆20%；消光粉8%，以及其他组分的辅料。
另一种实施方式中，聚氨酯低聚物45%；丙烯酸低聚物10%；第一引发剂1.5%；第二引发剂1%；丙烯酸单体3%；有机溶剂11%；催化剂0.1%；流平剂1%；手感浆15%；消光粉5%，以及其他组分的辅料。
另一种实施方式中，聚氨酯低聚物51%；丙烯酸低聚物2%；第一引发剂2%；第二引发剂0.8%；丙烯酸单体5%；有机溶剂19.5%；催化剂0.2%；流平剂1.5%；手感浆10%；消光粉3%，以及其他组分的辅料。
上述配比的UV手感涂料，固化速度快，通常在若干千瓦功率的紫外灯辐照下，只需几秒或几十秒就可以固化完全，达到使用要求。其另一个优势在于基本不含挥发性溶剂，更加安全环保。具体地，UV手感涂料在光照时，几乎所有的成分参与交联聚合，进入到膜层，成为交联网状结构的一部分，可视为100%固含的涂料。此外，光固化涂料常温快速冷固化的特点优势明显，烘烤型涂料和粉末涂料都有需要在涂装后加热，促使溶剂挥发和化学交联反应的进行，相对于此，光固化涂料大大节省能源，涂料一般对紫外光源能有效利用，且因为固化速率很快，实际上对能量的利用效率大大增强。
本发明还公开了一种上述UV手感涂料的喷涂施工方法，包括以下步骤：素材表面处理；将UV手感涂料、酯类、酮类以及醇类相混合的组分体以及一定量的手感浆、高柔韧UV光油以及消光粉按照一定的比例进行混合；在素材表面进行喷涂。
优选地，素材的表面处理包括：除油脂、除脱模剂、清洁、干燥、浸涂或喷涂导电液静电喷涂的步骤。
优选地，喷涂导电液静电喷涂的步骤在一定的条件下进行：包括：喷涂气压0.4-0.5Mpa；线速60M/min.。
通过该喷涂施工进行喷涂的UV手感涂料，相对于传统溶剂型涂料需要数小时或数天才可干透，而且需要双涂才能达到比较好的性能的喷涂方法，实现一涂就能达到双涂的性能，使人工生产成本大大降低。且由于其基本不含挥发性溶剂，安全环保。适用于ABS、PC、ABS+PC、PA+GF、PPS以及各类金属等底材，同时具有优异的物理化学性能。可广泛应用电子/电器/3C/玩具/汽车/航空等行业的涂装。
实施本发明实施例的UV手感涂料及其喷涂施工方法，具有如下有益效果：聚氨酯低聚物、丙烯酸低聚物、第一引发剂、第二引发剂、丙烯酸单体、有机溶剂、催化剂、流平剂、手感浆以及消光粉通过合理配比，能够提升UV手感涂料的固化效果，且可提升漆料的硬度和耐磨性，降低生产成本，减排节能。