一种UVLED紫外光固化金属防指纹纳米涂料及其制备方法和金属板材与流程

本发明涉及涂料及其制备方法的技术领域，特别涉及一种uvled紫外光固化金属防指纹纳米涂料及其制备方法和金属板材。

背景技术：

传统的uv涂料是指紫外光固化树脂uv涂料，即利用紫外线作为固化能源，在常温下快速交联成膜的树脂uv涂料。但是传统的uv光源主要是高压汞灯、金属卤素灯，其具有电力消耗大、发热量大、电能向紫外线的转化率低的缺点，由于发热量大，容易引起基材的变形或损坏。此外，高压汞灯含有有毒物质汞，且产生臭氧，臭氧对大气层造成危害，污染环境，危害身体健康。

可见，现有技术还有待改进和提高。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种uvled紫外光固化金属防指纹纳米涂料及其制备方法和金属板材，能利用uv-led灯作为光源进行不锈钢等金属涂料的快速固化，旨在解决采用传统uv光源固化的uv光固化涂料带来的高能耗、高成本、污染环境等技术问题。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种uvled紫外光固化金属防指纹纳米涂料，按重量份计算，包括如下组分：22-30份2官能基脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物、8-15份硅改性聚氨酯丙烯酸酯低聚物、12-18份6官能基脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物、15-20份乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、10-13份丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯、12-15份二季戊四醇六丙烯酸酯、3-5份光引发剂、2-5份活性氨共引发剂、1-2份助剂。

所述的uvled紫外光固化金属防指纹纳米涂料中，所述uvled紫外光固化金属防指纹纳米涂料按重量份计算，包括如下组分：26.5份2官能基脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物、12份硅改性聚氨酯丙烯酸酯低聚物、16份6官能基脂肪族聚氨酯丙烯酸低聚物、15份乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、10份丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯、13份二季戊四醇六丙烯酸酯、4份光引发剂、2份活性氨共引发剂、1.5份助剂。

所述的uvled紫外光固化金属防指纹纳米涂料中，所述光引发剂为酮类夺氢型的液态光引发剂、三甲基苯酰基二苯基氧化膦和裂解型异构体混合物中的一种或多种。

所述的uvled紫外光固化金属防指纹纳米涂料中，所述裂解型异构体混合物为二苯基乙氧基膦和2,4,6-三甲基苯甲酰氯混合物。

所述的uvled紫外光固化金属防指纹纳米涂料中，所述活性氨共引发剂为活性氨和二甲基丙烯酰胺中的一种。

所述的uvled紫外光固化金属防指纹纳米涂料中，所述助剂主要由表面改性二氧化硅纳米颗粒和有机硅改性丙烯酸酯组成。

所述的uvled紫外光固化金属防指纹纳米涂料中，所述表面改性二氧化硅纳米颗粒与有机硅改性丙烯酸酯的质量比为3∶2。

所述的uvled紫外光固化金属防指纹纳米涂料中，所述表面改性二氧化硅纳米颗粒为nanobyk-3605，所述有机硅改性丙烯酸酯为byk-silclean3700。

一种uvled紫外光固化金属防指纹纳米涂料的制备方法，包括所述的uvled紫外光固化金属防指纹纳米涂料，所述制备方法包括如下步骤：

s1.将2官能基脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物、硅改性聚氨酯丙烯酸酯低聚物、6官能基脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯投入容器中，用分散机在转速700rpm的条件下分散5min，至混合均匀；

s2.再投入光引发剂、活性氨共引发剂，用分散机在转速1200-1500rpm的条件下分散10-20min，取样检验；

当细度达≤10微米时，投入助剂，以转速600-800rpm分散3-7min，混合均匀后，得到uvled紫外光固化金属防指纹纳米涂料。

一种金属板材，从下至上分别为金属板材层以及漆膜层，所述漆膜层通过所述的uvled紫外光固化金属防指纹纳米涂料固化制得。

有益效果：

本发明提供了一种uvled紫外光固化金属防指纹纳米涂料及其制备方法和金属板材，所述uvled紫外光固化金属防指纹纳米涂料有效利用uvled作为紫外光光源进行快速固化，达到以下优点：

(1)节约能耗：与传统的高压汞灯相比，uvled(紫外发光二极管)的电-光转换效率高，能节约50％-75％的电力。

(2)降低使用成本：uvled是一个冷光源，由于红外光谱范围内没有输出，因此在对涂料进行固化过程中，不用再使用复杂的冷却设备，如冷却辊和遮光布，因此也能用于热敏感的基材。

(3)环保：由于使用uvled进行涂料固化过程中不产生臭氧，对环境无污染。

(4)固化速度快，形成的涂膜性能好，硬度高，在金属板材上的附着力强，且漆膜耐污性好，防指纹性能佳。

所述uvled紫外光固化金属防指纹纳米涂料的制备方法简单，通过分散机即可实现各组分的充分分散以及充分反应，易于实现工业化生产。

具体实施方式

本发明提供一种uvled紫外光固化金属防指纹纳米涂料及其制备方法和金属板材，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。

本发明提供一种uvled紫外光固化金属防指纹纳米涂料，按重量份计算，包括如下组分：22-30份2官能基脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物、8-15份硅改性聚氨酯丙烯酸酯低聚物、12-18份6官能基脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物、15-20份乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、10-13份丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯、12-15份二季戊四醇六丙烯酸酯、3-5份光引发剂、2-5份活性氨共引发剂、1-2份助剂。

上述uvled紫外光固化金属防指纹纳米涂料可以通过辊涂或喷涂的方式涂覆于平整的金属钢板上，如：不锈钢板。涂料经过温度75-85℃的红外流平线，然后在385nm或395nm的紫外光照射下，涂层由液态瞬间固化为固态，再经过风冷3-5min，制得性能优异的涂层。

2官能基脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物作为涂料中的主体树脂，赋予涂料较佳的柔韧性、流平性、耐水性。硅改性聚氨酯丙烯酸酯低聚物用于改善漆膜的表面张力，使漆膜的抗指纹效果更佳。6官能基脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物能显著提高漆膜的耐磨性及硬度，有效提高漆膜的化学性能。乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯提高涂料漆膜的硬度，而且该单体对皮肤刺激性低。丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯用于提高漆膜的流平性，改善漆膜的附着力，增加漆膜的柔韧性。二季戊四醇六丙烯酸酯用于提高漆膜的固化速度，增强漆膜的耐水煮性能。上述各组分在光引发剂和活性氨共引发剂的共同作用下，在385nm或395nm的紫外光照射下发生聚合铰链反应，使涂料固化。通过上述各组分的协同作用，使制得的涂层的防指纹效果佳、柔韧性、平整性、耐水性、附着力、耐磨性、硬度等综合性能优异。

本实施例中，所述uvled紫外光固化金属防指纹纳米涂料按重量份计算，包括如下组分：26.5份2官能基脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物、12份硅改性聚氨酯丙烯酸酯低聚物、16份6官能基脂肪族聚氨酯丙烯酸低聚物、15份乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、10份丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯、13份二季戊四醇六丙烯酸酯、4份光引发剂、2份活性氨共引发剂、1.5份助剂。

进一步的，所述光引发剂为酮类夺氢型的液态光引发剂、三甲基苯酰基二苯基氧化膦和裂解型异构体混合物中的一种或多种。所述光引发剂能在紫外光区吸收385nm或395nm波长的能量，产生自由基从而快速引发涂料各组分间的聚合交联反应，使液体涂料在几分之一秒内形成固态漆膜，反应速度极快，有利于提高生产效率。

进一步的，所述裂解型异构体混合物为二苯基乙氧基膦和2,4,6-三甲基苯甲酰氯混合物。光引发剂分子吸收光能后，由基态激发成激发态，激发态分子发生反应，羰基和相邻碳原子间的共价键拉长、弱化、断裂、生成初自由基。

具体的，所述活性氨共引发剂为活性氨和二甲基丙烯酰胺中的一种。

进一步的，所述助剂主要由表面改性二氧化硅纳米颗粒和有机硅改性丙烯酸酯组成。表面改性二氧化硅纳米颗粒用于提高漆膜的抗污及抗指纹效果；有机硅改性丙烯酸酯用于改善漆膜的流平性。所述表面改性二氧化硅纳米颗粒为nanobyk-3605，nanobyk-3605是基于表面改性的二氧化硅纳米颗粒(20nm)的无机助剂，用于提高uvled辐射固化涂料的抗刮擦性和耐磨性，对光泽、雾影和涂料性能无不良影响。所述有机硅改性丙烯酸酯为byk-silclean3700，其带有羟基官能团，在涂膜表面定向并与聚合物网络表面交联，通过byk-silclean3700的活性基团在成膜过程中排列在涂膜表面交联，从而形成性能耐久的涂膜，赋予涂膜表面憎水性以及更加持久的防粘连性和较少的积尘性。

进一步的，所述表面改性二氧化硅纳米颗粒与有机硅改性丙烯酸酯的质量比为3∶2。有机硅改性丙烯酸酯的添加量影响涂膜的表面接触角、涂膜吸水性、耐沾污性等。上述配比范围内的助剂对涂膜流平性、抗刮擦性、耐磨性、耐沾污性等改善效果最佳。

一种uvled紫外光固化金属防指纹纳米涂料的制备方法，包括所述的uvled紫外光固化金属防指纹纳米涂料，所述制备方法包括如下步骤：

(1)将2官能基脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物、硅改性聚氨酯丙烯酸酯低聚物、6官能基脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯投入容器中，用分散机在转速700rpm的条件下分散5min，至混合均匀；

(2)再投入光引发剂、活性氨共引发剂，用分散机在转速1200-1500rpm的条件下分散10-20min，取样检验；

当细度达≤10微米时，投入助剂，以转速600-800rpm分散3-7min，混合均匀后，得到uvled紫外光固化金属防指纹纳米涂料。

uvled紫外光固化金属防指纹纳米涂料的细度是指涂料在生产过程中用刮板细度计测出的粗细程度或在固化成膜后涂膜表面的光滑程度，是涂料重要的指标之一，涂料细度过大，容易产生沉淀，涂覆在金属板材上会有粗糙感，降低涂膜的平滑度、光泽感、附着程度等；细度≤10微米时，能扩大涂覆的面积；而且使涂膜的上述性能达到最优。

一种金属板材，从下至上分别为金属板材层以及漆膜层，所述漆膜层通过所述的uvled紫外光固化金属防指纹纳米涂料固化制得。所述金属板材包括表面光滑度高的板材，如不锈钢板材、铝合金板材、锌钢板材、锡钢板材、碳素钢板材等。

实施例1

一种uvled紫外光固化金属防指纹纳米涂料按重量份计算，包括如下组分：26.5份2官能基脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物、12份硅改性聚氨酯丙烯酸酯低聚物、16份6官能基脂肪族聚氨酯丙烯酸低聚物、15份乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、10份丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯、13份二季戊四醇六丙烯酸酯、4份酮类夺氢型的液态光引发剂、2份活性氨、1.5份表面改性二氧化硅纳米颗粒和有机硅改性丙烯酸酯，二者的重量比为3∶2。

一种uvled紫外光固化金属防指纹纳米涂料的制备方法包括如下步骤：

(1)将2官能基脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物、硅改性聚氨酯丙烯酸酯低聚物、6官能基脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯投入容器中，用分散机在转速700rpm的条件下分散5min，至混合均匀；

(2)再投入酮类夺氢型的液态光引发剂、活性氨，用分散机在转速1400rpm的条件下分散20min，取样检验；

当细度达≤10微米时，投入表面改性二氧化硅纳米颗粒和有机硅改性丙烯酸酯，以转速700rpm分散5min，混合均匀后，得到uvled紫外光固化金属防指纹纳米涂料。

一种金属板材，从下至上分别为金属板材层以及漆膜层，所述金属板材层为不锈钢板材层，所述漆膜层通过所述的uvled紫外光固化金属防指纹纳米涂料固化制得。

实施例2

一种uvled紫外光固化金属防指纹纳米涂料按重量份计算，包括如下组分：22份2官能基脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物、10份硅改性聚氨酯丙烯酸酯低聚物、18份6官能基脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物、18份乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、12份丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯、14份二季戊四醇六丙烯酸酯、4份三甲基苯酰基二苯基氧化膦、4份二甲基丙烯酰胺、2份表面改性二氧化硅纳米颗粒和有机硅改性丙烯酸酯，二者的重量比为3∶2。

一种uvled紫外光固化金属防指纹纳米涂料的制备方法包括如下步骤：

(1)将2官能基脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物、硅改性聚氨酯丙烯酸酯低聚物、6官能基脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯投入容器中，用分散机在转速700rpm的条件下分散5min，至混合均匀；

(2)再投入三甲基苯酰基二苯基氧化膦、二甲基丙烯酰胺，用分散机在转速1300rpm的条件下分散10min，取样检验；

当细度达≤10微米时，投入表面改性二氧化硅纳米颗粒和有机硅改性丙烯酸酯，以转速700rpm分散6min，混合均匀后，得到uvled紫外光固化金属防指纹纳米涂料。

一种金属板材，从下至上分别为金属板材层以及漆膜层，所述金属板材层为铝合金板材层，所述漆膜层通过所述的uvled紫外光固化金属防指纹纳米涂料固化制得。

实施例3

一种uvled紫外光固化金属防指纹纳米涂料按重量份计算，包括如下组分：24份2官能基脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物、15份硅改性聚氨酯丙烯酸酯低聚物、14份6官能基脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物、16份乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、11份丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯、15份二季戊四醇六丙烯酸酯、5份二苯基乙氧基膦和2,4,6-三甲基苯甲酰氯混合物、3份二甲基丙烯酰胺、1份表面改性二氧化硅纳米颗粒和有机硅改性丙烯酸酯，二者的重量比为3∶2。

一种uvled紫外光固化金属防指纹纳米涂料的制备方法包括如下步骤：

(1)将2官能基脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物、硅改性聚氨酯丙烯酸酯低聚物、6官能基脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯投入容器中，用分散机在转速700rpm的条件下分散5min，至混合均匀；

(2)再投入二苯基乙氧基膦和2,4,6-三甲基苯甲酰氯混合物、二甲基丙烯酰胺，用分散机在转速1200rpm的条件下分散15min，取样检验；

当细度达≤10微米时，投入表面改性二氧化硅纳米颗粒和有机硅改性丙烯酸酯，以转速800rpm分散3min，混合均匀后，得到uvled紫外光固化金属防指纹纳米涂料。

一种金属板材，从下至上分别为金属板材层以及漆膜层，所述金属板材层为锌钢板材层，所述漆膜层通过所述的uvled紫外光固化金属防指纹纳米涂料固化制得。

实施例4

一种uvled紫外光固化金属防指纹纳米涂料按重量份计算，包括如下组分：30份2官能基脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物、8份硅改性聚氨酯丙烯酸酯低聚物、12份6官能基脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物、20份乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、13份丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯、12份二季戊四醇六丙烯酸酯、3份酮类夺氢型的液态光引发剂、5份活性氨、1.5份表面改性二氧化硅纳米颗粒和有机硅改性丙烯酸酯，二者的重量比为3∶2。

一种uvled紫外光固化金属防指纹纳米涂料的制备方法包括如下步骤：

(1)将2官能基脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物、硅改性聚氨酯丙烯酸酯低聚物、6官能基脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯投入容器中，用分散机在转速700rpm的条件下分散5min，至混合均匀；

(2)再投入酮类夺氢型的液态光引发剂、活性氨，用分散机在转速1500rpm的条件下分散15min，取样检验；

当细度达≤10微米时，投入表面改性二氧化硅纳米颗粒和有机硅改性丙烯酸酯，以转速600rpm分散7min，混合均匀后，得到uvled紫外光固化金属防指纹纳米涂料。

一种金属板材，从下至上分别为金属板材层以及漆膜层，所述金属板材层为锡钢板材层，所述漆膜层通过所述的uvled紫外光固化金属防指纹纳米涂料固化制得。

实施例1-4制得涂料的黏度为岩田2号杯20秒(30℃)，细度≤10微米，固化速度为15m,固化光源为395nm。经测试，在金属板材上(实施例1为在不锈钢板材上，实施例2为在铝合金板材上，实施例3为在锌钢板材上，实施例4为在锡钢板材上)形成的涂层的硬度为中华铅笔硬度2h，按gb9286-88s标准进行检测，涂层的附着力达0级，所述涂层美观，耐污性、防指纹效果佳。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明的保护范围。

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