本發(fā)明屬于涂料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可利用UV-LED光源固化的PVC涂料及其制備方法。

背景技術(shù)：

與一般涂料相比較，紫外光固化涂料有下列優(yōu)點(diǎn)：①固化時(shí)間短，速度快，可在幾秒內(nèi)固化，可以應(yīng)用于要求快速固化的場(chǎng)合；②不需要加熱，這對(duì)于涂飾木材、紙張、塑料等不宜加熱的材料及混凝土、厚金屬板等熱容量大的材料十分有用；③可配制成無溶劑產(chǎn)品，減少大氣污染，有利于環(huán)保；④節(jié)省能量，紫外光源的效率要高于烘箱；⑤固化過程可以自動(dòng)化操作，提高生產(chǎn)中的自動(dòng)化程度，從而提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。

雖然光固化有這這么多的優(yōu)點(diǎn)，但是由于現(xiàn)在光固化涂料采用高壓汞燈或金屬鹵素?zé)?，這些傳統(tǒng)的UV燈也存在許多的缺點(diǎn)和不足。高壓汞燈能量效率低，由于固化時(shí)間短，紫外線燈泡的輸入功率大，而輸出紫外線的功率小，于是產(chǎn)生大量的熱能損失。一般紫外線燈泡功率中轉(zhuǎn)變?yōu)樽贤饩€的僅占20%、可見光占10%，而紅外線和熱能占70%，一般水銀燈管壁的溫度能達(dá)到600°C左右；由于其發(fā)熱量大，對(duì)于塑料比如PVC、ABS、PE、PS、PET等一些耐熱性差的承印材料的印刷及印刷及的熱影響較大，往往會(huì)引起基材的變形和損壞，高壓汞燈使用壽命短，一般最多是2000-3000小時(shí)，接近后期時(shí)紫外線的發(fā)生量會(huì)減少15-20%，所以要定期清理反射板，需要經(jīng)常對(duì)設(shè)備進(jìn)行換燈和維護(hù)，增加了使用成本；高壓汞燈產(chǎn)生的臭氧對(duì)周圍的設(shè)備會(huì)產(chǎn)生腐蝕，臭氧本身對(duì)人體呼吸系統(tǒng)也有不良影響，而且高壓汞燈含汞，對(duì)環(huán)境有一定危害，歐盟也有法規(guī)限制汞燈的使用范圍，因此開發(fā)使用新的節(jié)能環(huán)保的固化光源大勢(shì)所趨。

近年來發(fā)展的UV-LED光源，具有節(jié)能、環(huán)保、發(fā)光效率高、壽命長(zhǎng)、反應(yīng)速度快、放熱少等特點(diǎn)，使之成為新型的UV固化方式。隨著 UV-LED（紫外發(fā)光二極管）芯片技術(shù)及其封裝技術(shù)的快速發(fā)展，使 LED在照明和固化等行業(yè)具有巨大的市場(chǎng)前景，各個(gè)國家地區(qū)都爭(zhēng)相投資和研發(fā)UV-LED光源。目前市場(chǎng)上UV-LED光源的功率與汞燈相比都較低，能量聚集在某個(gè)狹窄的紫外光譜段，現(xiàn)有的LED光源主要是365nm、385nm、395nm、405nm這幾種長(zhǎng)波長(zhǎng)的光源，其中以395nm和405nm最為成熟。在光固化領(lǐng)域短波的光源主要起表干的作用，長(zhǎng)波的LED光源給目前的光固化配方帶來一個(gè)很大的影響，表干不充分，如何提高固化速度并改善表干是目前 UV-LED固化涂料急需解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種UV-LED光源固化的PVC涂料及其制備方法。其在UV-LED光源下迅速固化，并在PVC上具有良好的附著力。

本發(fā)明提供了一種UV-LED光源固化的PVC涂料組合物，按重量百分比該涂料有以下組分組成：

聚氨酯丙烯酸酯 40~60%

改性丙烯酸酯低聚物 5~15%

超支化丙烯酸酯低聚物 5~10%

丙烯酸酯類活性稀釋劑 30~40%

光引發(fā)劑 3~7%

助劑 0.2~0.4%

顏填料 0~20%。

所述聚氨酯丙烯酸酯優(yōu)選情況下可以采用已知的方法制備得到。例如，異佛爾酮二異氰酸酯或甲苯二異氰酸酯（TDI）與聚酯多元醇反應(yīng)，再與丙烯酸羥乙酯或丙烯酸羥丙酯反應(yīng)所得的聚氨酯丙烯酸酯。

所述改性丙烯酸酯低聚物為二乙醇胺或二乙胺改性的聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、環(huán)氧丙烯酸酯中的一種或兩種。

所述丙烯酸酯類活性稀釋劑選自二官能團(tuán)單體、三官能團(tuán)單體或二官能團(tuán)和三官能團(tuán)單體的混合物，優(yōu)選二官能團(tuán)和三官能團(tuán)單體的混合物；二官能團(tuán)單體選自：一縮乙二醇雙（甲基）丙烯酸酯、二縮乙二醇雙（甲基）丙烯酸酯、三縮乙二醇（甲基）丙烯酸酯、三縮丙二醇（甲基）丙烯酸酯、四縮乙二醇（甲基）丙烯酸酯、聚乙二醇（200/400/600）（甲基）丙烯酸酯、1,4-丁二醇（甲基）丙烯酸酯、新戊二醇（甲基）丙烯酸酯、丙氧化（2）新戊二醇（甲基）丙烯酸酯、1,6-乙二醇雙（甲基）丙烯酸酯、鄰苯二甲酸二（甲基）丙烯酸酯、鄰苯二甲酸一縮乙二醇雙（甲基）丙烯酸酯、乙氧化（10）雙酚A（甲基）丙烯酸酯、和/或羥基特戊酸新戊二醇單酯二（甲基）丙烯酸酯中的一種或多種。三官能團(tuán)單體選自：三羥甲基丙烷三（甲基）丙烯酸酯、乙氧化三羥甲基丙烷三（甲基）丙烯酸酯、丙氧化三羥甲基（甲基）丙烷三丙烯酸酯、丙氧化丙三醇三（甲基）丙烯酸樹脂和/或季戊四醇三（甲基）丙烯酸酯中的一種或多種。

所述助劑可以根據(jù)需要加入分散劑、流平劑、消泡劑、阻聚劑的一種或多種。

所述顏填料可以根據(jù)需要加入顏料、滑石粉、氣相二氧化硅或消光粉的一種或多種。

超支化丙烯酸酯低聚物優(yōu)選高管能樹枝狀聚酯丙烯酸酯。

所述光引發(fā)劑優(yōu)選為1-羥基環(huán)己基苯甲酮、對(duì)苯基二苯甲酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2-羥基-4-(2-羥乙氧基)-2-甲基苯丙酮、2-芐基-2-甲氨基-1-（4-嗎啉苯基）-1-丁酮、2-（4-甲基芐基）-2-甲氨基-1-（4-嗎啉苯基）-1-丁酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲?；交⑺嵋阴?、雙（2,4,6-三甲基苯甲酰基）苯基氧化膦、4,4'-雙(二乙氨基)苯甲酮、異丙基硫雜蒽酮中的一種或多種。

本發(fā)明還提供一種UV-LED光源固化的PVC涂料組合物的制備方法，包括以下步驟：

步驟一，在避免日光或紫外光照射的條件下，按照所述配比依次將聚氨酯丙烯酸酯、超支化丙烯酸酯低聚物、部分單體、光引發(fā)劑混合均勻，攪拌過程中控制混合物料溫度小于50℃，攪拌速度為500-8000轉(zhuǎn)/分，持續(xù)5分鐘；

步驟二，按照所述配比加入填料及顏料，以800-1000轉(zhuǎn)/分的攪拌速度充分分散，再加入助劑分散均勻，最后再加入胺改性丙烯酸酯低聚物與剩余單體常溫?cái)嚢璨⒄{(diào)節(jié)粘度。分散均勻后既得UV-LED光源固化的PVC涂料。

本發(fā)明提供的UV-LED光源固化的PVC涂料組合物含有改性丙烯酸酯低聚物和超支化丙烯酸酯低聚物，大大提高了組合物的性能。該組合物在UV-LED燈下快速固化、防止氧阻聚等特點(diǎn)，可在10s內(nèi)快速固化，固化后的涂層在PVC上具有較好的附著力以及良好的硬度，具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明將通過下述非限定性實(shí)施例加以進(jìn)一步說明。

本發(fā)明還提供一種UV-LED光源固化的PVC涂料組合物的制備方法，包括以下步驟：

步驟一，在避免日光或紫外光照射的條件下，按照所述配比依次將聚氨酯丙烯酸酯、超支化丙烯酸酯低聚物、部分單體、光引發(fā)劑混合均勻，攪拌過程中控制混合物料溫度小于50℃，攪拌速度為500-8000轉(zhuǎn)/分，持續(xù)5分鐘；

步驟二，按照所述配比加入填料及顏料，以800-1000轉(zhuǎn)/分的攪拌速度充分分散，再加入助劑分散均勻，最后再加入胺改性丙烯酸酯低聚物與剩余單體常溫?cái)嚢璨⒄{(diào)節(jié)粘度。分散均勻后既得UV-LED光源固化的PVC涂料。

本發(fā)明所采用的UV-LED固化設(shè)備為：

廠家：藍(lán)天特?zé)舭l(fā)展有限公司

型號(hào)：LED-120

功率：12W/燈珠

發(fā)光部分：8cm*2.5cm

波長(zhǎng)：395nm

光強(qiáng)：13900mW/cm2

有效燈距：5-15mm

涂料的評(píng)價(jià)方法：

1、固化速度

對(duì)于涂料的固化性而言，使用10μm線棒涂布器將配制好的光固化組合物涂在基材上。將涂布樣品放置與UV-LED光源下。以指甲反復(fù)壓刻刮擦不產(chǎn)生印記為完全固化標(biāo)準(zhǔn)，記錄不產(chǎn)生印記的最短時(shí)間。

2、硬度

對(duì)在PVC基材上固化好的固化膜，按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 6739-2006《色漆和清漆 鉛筆法測(cè)底漆膜硬度》實(shí)施檢測(cè)。

3、附著力

對(duì)在PVC基材上固化好的固化膜，借鑒JIS G3320的方法來刻入網(wǎng)格狀的切口。然后，在固化膜上貼附膠帶并進(jìn)行剝離，由此觀察固化膜的剝離狀況。根據(jù)每100個(gè)網(wǎng)格中未剝離的網(wǎng)格的個(gè)數(shù)來評(píng)價(jià)固化膜的粘合性。50/100以上可供實(shí)用。

評(píng)價(jià)結(jié)果如下表所示:

表1光引發(fā)劑種類影響

表2 單體含量、配比

表3胺改性樹脂的種類、配比

表4 對(duì)比例

。

對(duì)于實(shí)施例所述的PVC涂料，本發(fā)明提供的PVC涂料組合物通過UV-LED光源照射可在10s內(nèi)快速固化，克服氧阻聚；固化后的涂層在PVC上具有較好的附著力以及良好的硬度。具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。