[发明专利]光固化涂料组合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种能够通过暴露于光照下而固化成高硬度的涂料组合物。更具体地，该涂料成分包含一种溶解在一种或多种非醇溶剂中的高分子量的聚氨酯丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯、一种可见光光引发剂，以及一种醇增溶剂。由该组合物制成的涂料在溶剂蒸发后具备很多理想的特性：即无粘性表面、良好的硬度、良好的弹性以及耐磨性。实践证明，涂料的这些物理特性，尤其是涂膜硬度，暴露于外界光照下会进一步增强。这些光固化涂料相比于由传统的紫外光固化设备固化的涂料具有更优异的硬度特性。光固化涂料的优势主要是由于溶剂蒸发后该涂料表面形成一层硬质薄膜。这层薄膜成为空气和丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯之间的屏障，从而减少氧阻聚的效果。没有氧阻聚，薄膜可以继续在低强度的光照下交联和聚合，从而提高涂料的物理性能。

背景技术

具备良好的薄膜形成能力，在溶剂蒸发变干后基本上无粘性，并在光照下固化一段时间后形成高强度涂膜硬度的涂料具有巨大的商业利益。这些涂层成分与其他传统涂料在某些方面不同。包括简单、不需要包含如硝化纤维素、乙酸丁酸纤维素或乙酸丙酸纤维素之类的成膜剂，因这些成膜剂通常用在生产没有光固化的固体薄膜工艺中。其它可能典型地发现在本领域中用以改善柔韧性的材料、添加剂或者增塑剂并不是必需的，但它们可选择地被包括在内。由该组合物得到的单涂层也具有良好的硬度，不会轻易碎掉。

发明内容

本发明提供一种包含在混合液中可固化的涂层成分：

(a)一种或多种聚氨酯薄膜聚合物，分子式为：

C-(D-[-(R-D)_n-(P-D)_m-]_xE)_k–C

其中：

ⅰ)D是二异氰酸酯基团；

ⅱ)R是具有分子量小于或等于500道尔顿的一个或多个二醇或三醇基；

ⅲ)P是具有分子量约为500道尔顿至3000道尔顿的一种或多种低聚二醇基团；

ⅳ)E是具有分子量小于或等于500道尔顿的脲基；

ⅴ)C是一个单羟基官能的丙烯酸酯基或甲基丙烯酸酯基团；

其中(i)与(ii)的比值小于1.5:1；(i)至(ⅲ)的比值大于15:1；N＝20～450，m＝0～5，X＝1～10，k＝1～10

(b)一种醇增溶剂；

(c)一种非醇溶剂；

(d)一种光引发剂，其量足以在能量约1J/cm²2或以上、波长395纳米或以上的光照下聚合形成聚氨酯成膜聚合物。

本发明还提供一种形成基本无粘性涂层的方法，包括：

I)形成一种包含可固化的涂层成分的混合液体：

(a)一种或多种聚氨酯薄膜形成具有下列分子式的聚合物：

C-(D-[-(R-D)_n-(P-D)_m-]_xE)_k–C

其中：

ⅰ)D是二异氰酸酯基团，

ⅱ)R是具有分子量小于或等于500道尔顿的一个或多个二醇或三醇基；

ⅲ)P是具有分子量约为500道尔顿至3000道尔顿的一种或多种低聚二醇基；

ⅳ)E是具有分子量小于或等于500道尔顿的脲基；

ⅴ)C是一个单羟基官能的丙烯酸酯基或甲基丙烯酸酯基；

其中(i)与(ii)的比值小于1.5:1；(i)至(ⅲ)的比值大于15:1；N＝20～450，m＝0～5，X＝1～10，k＝1～10。

(b)一种醇增溶剂；

(c)一种非醇溶剂；

(d)一种光引发剂，其量足以在能量约1J/cm²2或以上、波长395纳米或以上的光照下聚合形成聚氨酯成膜聚合物。

Ⅱ)将涂层成分涂在一块衬底上，通过蒸发非醇溶剂和醇增溶剂，以形成基本无粘性的涂层；

Ⅲ)将步骤II中的组合物暴露在光能约1J/cm²或以上、波长395纳米或以上的光照下。

具体实施方式

形成本发明的一部分的聚氨酯成膜聚合物，是聚氨酯丙烯酸酯和聚氨酯丙烯酸甲酯，它们在此一般由术语聚氨酯(甲基)丙烯酸酯表示。这些高分子量的聚氨酯(甲基)丙烯酸酯，具有约10000至100000道尔顿的平均分子量，并且具有不同于传统的聚氨酯(甲基)丙烯酸酯的成分，以满足所需的物理性质的标准。