一种PETG膜用保护涂料及其制备方法与流程

一种petg膜用保护涂料及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及辐射固化涂料，具体而言，涉及一种petg膜用保护涂料及其制备方法。


背景技术：

2.现有技术中，涂料类型包括单组分涂料、双组份涂料，其中单组分涂料与双组份涂料均可在室温或加热条件下进行成膜，但存在voc较高，固化速度较慢等缺点，因此，辐射固化涂料因其voc较低、固化速度较快而逐步被推广于市场。
3.目前家装橱柜板材市场上，为了改良petg膜热加工性能。通常使用涂覆uv涂料。目前行业大量使用的传统的uv紫外光固化涂料是指利用紫外线作为固化能源，在常温下快速交联成膜的水溶型树脂uv涂料。所使用的光源为高压汞灯系列，在固化过程中不仅能耗高，而且会产生大量的臭氧，对环境污染大，危害人的身体健康。现在家装petg膜的加工朝着规模化批量化高效化发展，5米/分钟以上辊涂速率。导致产线温度升高，极易造成膜产品的变形。因此，市场上急需可以替代现在uv光源，并且需要在发热量较低的光源如uv-led下可以固化的涂料，但是由于技术的不成熟和原材料的限制，市场上在热敏感基材的涂装问题的这方面处于起步阶段；同时现有petg膜用涂料经涂布后，存在硬度较低、耐磨性较差、在高温高湿环境中较容易出现气泡的问题，不能满足使用需求。
4.综上所述，经过申请人的海量检索，本领域至少存在现有涂料固化过程生产线温度较高，较容易引起petg膜变形，成膜硬度较低、耐磨性较差、在高温高湿环境中较容易出现气泡的问题，因此，需要开发或者改进一种petg膜用保护涂料及其制备方法。


技术实现要素：

5.基于此，为了解决现有涂料固化过程生产线温度较高，较容易引起petg膜变形，成膜硬度较低、耐磨性较差、在高温高湿环境中较容易出现气泡的问题，本发明提供了一种petg膜用保护涂料及其制备方法，具体技术方案如下：
6.一种petg膜用保护涂料，按照重量份，包括以下制备原料：水性脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂60份-65份、单体15份-22份、光引发剂5份-8份、流平剂0.2份-0.4份、分散剂0.3份-0.5份、气相二氧化硅3份-5份、去离子水8份-10份。
7.进一步地，所述单体包括甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸-2-羟基乙酯、n-羟甲基丙烯酰胺中的一种或多种。
8.进一步地，所述光引发剂由2-异丙基硫杂蒽酮、2,4-二乙基硫杂蒽酮组成。
9.进一步地，所述2-异丙基硫杂蒽酮、2,4-二乙基硫杂蒽酮按重量份2:1的比例混合。
10.本技术方案还提供了一种petg膜用保护涂料的制备方法，包括以下步骤：
11.s1，制备水性脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂；
12.往丙酮中加入二异氰酸酯与多元醇、催化剂，然后在100℃-120℃条件下进行反应，反应时长为30min，并保温10min，保温完毕进行加入扩链剂进行扩链，并于80℃条件下
0.4份、分散剂0.3份-0.5份、气相二氧化硅3份-5份、去离子水8份-10份。
29.在其中一个实施例中，所述单体包括甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸-2-羟基乙酯、n-羟甲基丙烯酰胺中的一种或多种。
30.在其中一个实施例中，所述光引发剂由2-异丙基硫杂蒽酮、2,4-二乙基硫杂蒽酮组成。
31.在其中一个实施例中，所述2-异丙基硫杂蒽酮、2,4-二乙基硫杂蒽酮按重量份2:1的比例混合。
32.一种petg膜用保护涂料的制备方法，包括以下步骤：
33.s1，制备水性脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂；
34.往丙酮中加入二异氰酸酯与多元醇、催化剂，然后在100℃-120℃条件下进行反应，反应时长为30min，并保温10min，保温完毕进行加入扩链剂进行扩链，并于80℃条件下反应3h；扩链后再分散于去离子水中，降温，得到水性聚氨酯预聚体；
35.将水性聚氨酯预聚体进行升温至90℃-100℃，并且加入脂类单体，在2h内均匀滴加引发剂，并进行保温1.5h，降温出料并在真空状态下抽除丙酮溶液，得到水性脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂；
36.s2，制备petg膜用保护涂料；
37.将水性脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂与单体搅拌混合，然后加入分散剂并分散1min-2min；加入气相二氧化硅进行分散，分散至细度为10μm；
38.加入去离子水进行调节粘度；
39.调节粘度完毕加入流平剂分散2min-3min；
40.流平剂分散完毕添加光引发剂分散1min-2min，得到petg膜用保护涂料。
41.在其中一个实施例中，s1的制备水性脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂中，所述丙酮、二异氰酸酯、多元醇、催化剂、去离子水、扩链剂、脂类单体、引发剂以重量份配比为10份-12份：38份-45份：6份-10份：2份-4份：35份-40份：4份-8份：20份-25份：2份-3份。
42.在其中一个实施例中，所述二异氰酸酯为异弗尔酮二异氰酸酯。
43.在其中一个实施例中，所述脂类单体包括丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸异丁酯、甲酯丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异冰片酯。
44.在其中一个实施例中，所述扩链剂为二羟甲基丙酸、乙二胺、二乙烯三胺中的一种或两种混合。
45.在其中一个实施例中，所述多元醇为聚乙二醇、聚丙二醇、聚四氢呋喃二醇中的一种或两种混合。
46.在其中一个实施例中，所述引发剂为过氧化苯甲酰、过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠中的一种或两种。
47.在其中一个实施例中，所述催化剂包括二甲基乙醇胺、甲基二乙醇胺。
48.在其中一个实施例中，所述气相二氧化硅具体为德固赛aerosil r974。
49.在其中一个实施例中，所述流平剂为tego 410，所述分散剂为tego dispers 760w。
50.上述技术方案中通过将水性脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂60份-65份、单体15份-22份、光引发剂5份-8份、流平剂0.2份-0.4份、分散剂0.3份-0.5份、气相二氧化硅3份-5份、去
离子水8份-10份制成petg膜用保护涂料，通过添加水性脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂，并结合光引发剂的作用下可在uv-led下进行光固化，其中固化波长为365nm-395nm，该波长于红外光谱范围内没有输出，避免发热引起petg膜产生形变；添加水性脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂，提高漆膜的耐高温高湿性能；同时添加气相二氧化硅，提高漆膜的耐磨性以及硬度，该种涂料固化速率高、可在uv-led下进行固化，降低生产过程中的温度，避免petg膜在生产涂布过程中发生形变。
51.下面将结合具体实施例对本发明的实施方案进行详细描述。
52.实施例1-4：
53.实施例1-4的制备原料以及原料配比不同，制备工艺相同，具体的制备原料以及原料配比如表1所示；
54.对比例1-2：
55.对比例1-2与实施例1相比，对比例1-2的区别在于petg膜用保护涂料的制备原料以及原料配比不同，制备工艺相同，具体按重量份算，如表1所示。
56.表1：
[0057][0058][0059]
实施例1-4的制备原料差异为单体添加种类不同，其他原料相同；对比例1与实施例1的区别在于，对比例1不添加气相二氧化硅；对比例2与实施例1的区别在于，对比例2添
加的预聚物为聚氨酯分散体，其中该聚氨酯分散体固含量33％-35％,粘度(brookfield),25℃＜200mpa.s，粒径＜100，最低成膜温度≤5℃。
[0060]
一种petg膜用保护涂料的制备方法，包括以下步骤：
[0061]
s1，制备水性脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂；
[0062]
往丙酮中加入异弗尔酮二异氰酸酯与聚乙二醇、催化剂二甲基乙醇胺与甲基二乙醇胺，然后在100℃条件下进行反应，其中催化剂二甲基乙醇胺与甲基二乙醇胺按重量份1:1混合，反应时长为30min，并保温10min，保温完毕进行加入扩链剂进行扩链，所述扩链剂为二羟甲基丙酸、二乙烯三胺按重量份2:3混合，并于80℃条件下反应3h；用三乙胺中和成盐并分散于去离子水中，降温，得到水性聚氨酯预聚体；
[0063]
将水性聚氨酯预聚体进行升温至90℃，并且加入脂类单体，所述脂类单体由丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸甲酯按重量份1:1混合，在2h内均匀滴加引发剂过硫酸铵，并进行保温1.5h，降温出料并在真空状态下抽除丙酮溶液，得到水性脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂；
[0064]
s2，制备petg膜用保护涂料；
[0065]
将水性脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂与单体搅拌混合，所述单体包括甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸-2-羟基乙酯、n-羟甲基丙烯酰胺，然后加入分散剂tego dispers 760w并分散1min-2min；加入气相二氧化硅德固赛aerosil r974进行分散，分散至细度为10μm；加入去离子水进行调节粘度；调节粘度完毕加入流平剂tego 410分散3min；流平剂分散完毕添加光引发剂，其中所述光引发剂为2-异丙基硫杂蒽酮、2,4-二乙基硫杂蒽酮，分散1min，得到petg膜用保护涂料。
[0066]
s1中，所述丙酮、二异氰酸酯、多元醇、催化剂、去离子水、扩链剂、脂类单体、引发剂以重量份配比为10份:40份:7份:2份:35份:5份:20份:2份。
[0067]
将petg膜用保护涂料涂布于petg膜上，并在uv-led下进行光固化，其中固化波长为365nm-395nm，uv-led与petg膜的垂直距离为18cm，基材传输速度为5m/min。
[0068]
对比例3；
[0069]
对比例3与实施例1的原料添加、制备工艺相同，后续成膜条件更变为在高压汞灯下进行，与petg膜的垂直距离为18cm，基材传输速度为5m/min。
[0070]
实施例5-8与实施例1的区别在于水性脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂的制备原料添加不同，具体如下表2所示；
[0071]
表2：
[0072]
[0073][0074]
对实施例1-8以及对比例1-3所制备的petg膜用保护涂料的成膜产品进行相关性能测试，如下表3所示，其中耐磨测试采用gb/t 1768-2006《色漆和清漆耐磨性的测定旋转橡胶砂轮法》；涂料干膜硬度采用gb/t6739-2006《色漆和清漆铅笔法测定漆膜硬度》，高温高湿测试具体为在60℃中设置湿度为85％-90％，测试时长4小时，在-20℃中，测试时长4小时，以上测试为一次循环，共测试5个循环，肉眼观察漆膜表面情况；petg膜是否变形采用肉眼观察是否有弯折、收缩的现象。
[0075]
表3：
[0076]
[0077]
[0078][0079]
通过表3的数据分析可知，本技术的petg膜用保护涂料可在uv-led波长为365nm-395nm下进行光固化，固化成膜成品具有良好的硬度、耐磨性以及耐高温高湿性能，同时在uv-led的较低温度下进行固化，避免发热引起petg膜产生形变，同时测得在施工过程中挥发性有机化合物即voc≤120.0g/l,生产工艺较环保；实施例5-8并结合表3数据可得，通过异弗尔酮二异氰酸酯制成聚氨酯预聚体后加入脂类单体进行聚合，制成的水性脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂可提高petg膜表面涂层的硬度、耐磨以及耐高温高湿性能。
[0080]
由对比例1与实施例1-8相对比可知，对比例1中未添加气相二氧化硅，其性能数据中的硬度性能以及耐磨性能均影响较大，具体为性能从2h降低至h，由此本技术的技术方案能够提高漆膜的硬度性能以及耐磨性能；
[0081]
由对比例2与实施例1-8相对比可知，对比例2中的预聚体更变为聚氨酯分散体，预聚体为辐射固化体系中较为重要的组成部分，更变为聚氨酯分散体后，漆膜性能中的硬度、耐磨性、耐高温高湿性能均下降，由此可见，水性脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂的添加为petg表面涂层带来良好的硬度性能、耐磨性能以及耐高温高湿性能；
[0082]
由对比例3与实施例1-8相对比可知，对比例3中采用在高压汞灯下进行辐射固化，表3中可知petg表面漆膜经辐射固化后，表面凹凸不平，较为影响petg膜的后续使用；所使用的光源为高压汞灯系列，在固化过程中不仅能耗高，而且会产生大量的臭氧，对环境污染大，危害人的身体健康。现在家装petg膜的加工朝着规模化批量化高效化发展，5米/分钟以上辊涂速率。导致产线温度升高，极易造成膜产品的变形。uv-led,紫外发光二极管是一个冷光源，在红外光谱范围内没有输出，不需要使用复杂的冷却设备，如冷却辊和遮光布等，完全能够大面积应用于热敏感的petg基材，电-光转换效率高，而且无臭氧产生，对环境友好，对人体不产生危害。
[0083]
上述技术方案中通过将水性脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂60份-65份、单体15份-22份、光引发剂5份-8份、流平剂0.2份-0.4份、分散剂0.3份-0.5份、气相二氧化硅3份-5份、去离子水8份-10份制成petg膜用保护涂料，通过添加水性脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂，并结合光引发剂的作用下可在uv-led下进行光固化，其中固化波长为365nm-395nm，该波长于红外光谱范围内没有输出，避免发热引起petg膜产生形变；添加水性脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂，提高漆膜的耐高温高湿性能；同时添加气相二氧化硅，提高漆膜的耐磨性以及硬度，该种涂料固化速率高、可在uv-led下进行固化，降低生产过程中的温度，避免petg膜在生产涂布过程中发生形变。
[0084]
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0085]
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护
范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种petg膜用保护涂料，其特征在于，按照重量份，包括以下制备原料：水性脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂60份-65份、单体15份-22份、光引发剂5份-8份、流平剂0.2份-0.4份、分散剂0.3份-0.5份、气相二氧化硅3份-5份、去离子水8份-10份。2.根据权利要求1所述petg膜用保护涂料，其特征在于，所述单体包括甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸-2-羟基乙酯、n-羟甲基丙烯酰胺中的一种或多种。3.根据权利要求1所述petg膜用保护涂料，其特征在于，所述光引发剂由2-异丙基硫杂蒽酮、2,4-二乙基硫杂蒽酮组成。4.根据权利要求3所述petg膜用保护涂料，其特征在于，所述2-异丙基硫杂蒽酮、2,4-二乙基硫杂蒽酮按重量份2:1的比例混合。5.一种petg膜用保护涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s1，制备水性脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂；往丙酮中加入二异氰酸酯与多元醇、催化剂，然后在100℃-120℃条件下进行反应，反应时长为30min，并保温10min，保温完毕进行加入扩链剂进行扩链，并于80℃条件下反应3h；扩链后再分散于去离子水中，降温，得到水性聚氨酯预聚体；将水性聚氨酯预聚体进行升温至90℃-100℃，并且加入脂类单体，在2h内均匀滴加引发剂，并进行保温1.5h，降温出料并在真空状态下抽除丙酮溶液，得到水性脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂；s2，制备petg膜用保护涂料；将水性脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂与单体搅拌混合，然后加入分散剂并分散1min-2min；加入气相二氧化硅进行分散，分散至细度为10μm；加入去离子水进行调节粘度；调节粘度完毕加入流平剂分散2min-3min；流平剂分散完毕添加光引发剂分散1min-2min，得到petg膜用保护涂料。6.根据权利要求5所述petg膜用保护涂料的制备方法，其特征在于，s1的制备水性脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂中，所述丙酮、二异氰酸酯、多元醇、催化剂、去离子水、扩链剂、脂类单体、引发剂以重量份配比为10份-12份:38份-45份:6份-10份:2份-4份:35份-40份:4份-8份:20份-25份:2份-3份。7.根据权利要求5所述petg膜用保护涂料的制备方法，其特征在于，所述二异氰酸酯为异弗尔酮二异氰酸酯。8.根据权利要求5所述petg膜用保护涂料的制备方法，其特征在于，所述脂类单体包括丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸异丁酯、甲酯丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异冰片酯。9.根据权利要求5所述petg膜用保护涂料的制备方法，其特征在于，所述扩链剂为二羟甲基丙酸、乙二胺、二乙烯三胺中的一种或两种混合。10.根据权利要求5所述petg膜用保护涂料的制备方法，其特征在于，所述多元醇为聚乙二醇、聚丙二醇、聚四氢呋喃二醇中的一种或两种混合。

技术总结
本发明公开了一种PETG膜用保护涂料，其包括以下制备原料：水性脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂60份-65份、单体15份-22份、光引发剂5份-8份、流平剂0.2份-0.4份、分散剂0.3份-0.5份、气相二氧化硅3份-5份、去离子水8份-10份；本发明通过添加水性脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂，并结合光引发剂的作用下可在UV-LED下进行光固化，其中固化波长为365nm-395nm，该波长于红外光谱范围内没有输出，避免发热引起PETG膜产生形变；添加水性脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂，提高漆膜的耐高温高湿性能；同时添加气相二氧化硅，提高漆膜的耐磨性以及硬度，该种涂料固化速率高、可在UV-LED下进行固化，降低生产过程中的温度，避免PETG膜在生产涂布过程中发生形变。避免PETG膜在生产涂布过程中发生形变。


技术研发人员：申国辉 陆卫尧 周立平
受保护的技术使用者：广东鑫皇冠新材料有限公司
技术研发日：2023.03.23
技术公布日：2023/7/12