一种用于uv真空镀膜涂料的溶剂型纳米碳黑着色剂及应用的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于UV真空镀膜涂料的溶剂型纳米碳黑着色剂的制备方法，其基本配方是：羟基丙烯酸树脂10％～30％、润湿分散剂6％～20％、碳黑8％～25％、消泡剂0.1～0.5％、溶剂50％～75％；制成的纳米碳黑着色剂的粒径D50控制在40～150nm之间；本发明制成的UV真空镀膜涂料所用的溶剂型纳米碳黑着色剂具有贮存稳定性佳、着色力强、透明性高、相容性好、耐高温、耐老化优等特点；环保，能代替金属络合染料，适用于UV真空镀膜涂料的透明着色剂，也可用于儿童玩具、木器家具、皮革制品、塑料制品、金属制品、铝箔、铜箔、食品包装材料等表面着色剂。
【专利说明】—种用于UV真空镀膜涂料的溶剂型纳米碳黑着色剂及应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种溶剂型纳米碳黑着色剂，尤其涉及一种适用于UV真空镀膜涂料、耐高温、透明性高、能代替金属络合染料的纳米碳黑着色剂。
【背景技术】
[0002]真空镀膜主要通过真空蒸镀、溅射、离子镀等方法，将金属、合金和化合物镀覆在材料或制品表面，形成产品所要求的镀层。真空镀膜技术在电子、宇航、光学、磁学、建筑、机械、包装、装饰等各领域得到了广泛应用，并且发挥着越来越大的作用。真空镀膜是一种气相沉积方法，而有机涂层通常是由涂覆的有机高分子涂液经固化成膜而成，广泛用于塑料、有色金属基体表面的防护与装饰。有机高分子涂液的固化有多种方法，其中用紫外光固化的涂料(简称光固化涂料)日益受到人们的高度关注，其主要特点是:固化速度快，在通常紫外灯辐射下只需几秒或几十秒就可固化完全；对环境友好，在光照时大部分或绝大部分的成分参与交联聚合而进入膜层；节约能源，UV光固化所用能量约为溶剂型涂料的1/5 ;可涂装各种基材，避免因热固化时高温对热敏感基材(如塑料、纸张或其他电子元件等)可能造成的损伤；节省大量能源、简化工序、显著减少厂房面积等，因而降低生产成本；由此可见，光固化涂料及其在真空镀膜工业中的应用具有广阔的前景。目前真空镀膜光固化涂料中所用色浆有的还采用金属络合染料，该染料存在诸如重金属严重超标，耐温性、耐晒性、耐迁移性差，不能满足真空镀膜工艺技术的要求。在电子行业如手机、电脑所用材料大多为塑料、铝合金、锌合金等有色金属，手机外壳涂层易脱落、耐汗耐水性差，颜色一段时间就变色，这要求对真空镀膜涂料的树脂有选择性，而真空镀膜涂料所用的着色剂中对分散树脂、分散剂有更高的要求。目前国内市场上真空镀膜涂料所用着色剂几乎全是进口产品。
[0003]CN103013230A公开了一种溶剂型纳米碳黑色浆的制备方法，其基本配方是:CAB树脂6%?20%、润湿分散剂3%?15%、碳黑颜料6%?25%、溶剂65%?80% ;所述的溶剂型纳米碳黑色浆的粒径D5tl控制在40?150nm之间。该纳米碳黑色浆具有贮存稳定性佳、着色力高、透明性高、相容性好等特点，能代替金属络合染料。广泛用于儿童玩具、家具、皮革布料制品、塑料制品、金属制品、金属卷材、铝箔膜及电镀胶膜、烟包、糖果、食品、卡纸等包装材料表面的涂饰着色剂，也可作为烫金膜、玻璃制品、高档金属烤漆、塑料烤漆、UV真空镀膜涂料的透明着色剂，以及打印油墨和喷绘等着色剂。该专利也是由本专利申请者提出，但与UV真空镀膜涂料的相容性较差。
[0004]因此开发一种环保、透明、高性能、相容性好、能代替金属络合染料，并能用于UV真空镀膜涂料的溶剂型纳米碳黑着色剂尤其必要。
【发明内容】
[0005]UV真空镀膜涂料所用树脂为反应性低聚物不饱和聚酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯和聚氨酯丙烯酸酯等，所用活性稀释剂大多为丙烯酸酯类单体，因此本发明是选用羟基丙烯酸作为分散树脂，羟基丙烯酸树脂有很好的相容性和透明性，能提高对塑料和铝、锌、铜、银底材的附着力，加速溶剂从漆膜中的释放，缩短干燥时间；由于羟基丙烯酸含有羟基，赋予涂膜柔韧性、颜色稳定性和保光性。
[0006]UV真空镀膜涂料所用的溶剂型纳米碳黑着色剂对分散剂的选择性高，因为分散剂对着色剂的稳定性、相容性、着色力起着很重要的作用。因此本发明润湿分散剂选用TEMPO技术合成的聚丙烯酯高分子分散剂，如EFKA-4320、EFKA-4330，该类分散剂具有颜料的吸附部分和在溶剂中伸展部分，吸附牢固度强，吸附层厚度大，因而具有良好的空间位阻效应。因此制成的纳米着色剂具有贮存稳定性佳、着色力强、透明性高、相容性好等特点。
[0007]为了解决上面所述的技术问题，本发明采取以下技术方案:本发明涉及一种用于UV真空镀膜涂料的溶剂型纳米碳黑着色剂，其基本配方是:羟基丙烯酸树脂10%?30%、润湿分散剂6%?20%、碳黑8%?25%、消泡剂0.1?0.5%、溶剂50%?75% ;所述润湿分散剂选用EFKA-4320、EFKA-4330 ;制成的纳米碳黑着色剂的粒径D5tl控制在40?150nm之间。
[0008]碳黑选用卡博特的Mongul-L、Monarch 1300 或 Monarch900,德固萨的 Specialbiack 4、Special biack 6、FW18、FW285 或 FW200，三菱化学的 MA7、MA100 或 MA40，哥伦比亚化学的Raven3500、Ravenl255或Raven3600以及其它高色素碳黑。
[0009]溶剂选用醋酸仲丁酯、碳酸二甲酯、丙二醇甲醚醋酸酯、二乙二醇丁醚醋酸酯、醋酸正丁酯、醋酸异丁酯、正丁醇和异丁醇的一种或几种的组合。
[0010]本发明提出一种用于UV真空镀膜涂料的溶剂型纳米碳黑着色剂的制备方法，制备工艺如下:按配方重量比计加入溶剂、羟基丙烯酸树脂、润湿分散剂，在高速分散机中以500r/min的速度搅拌均勻，然后在800?1000r/min的高速下加入碳黑，高速分散45?60min,再到纳米分散机循环研磨8?12h，每隔0.5h用激光粒度仪进行粒度检测，直到着色剂的粒径达到要求，过滤包装得到一种UV真空镀膜涂料所用的溶剂型纳米碳黑着色剂。
[0011]本发明制成的UV真空镀膜涂料所用的溶剂型纳米碳黑着色剂具有贮存稳定性佳、着色力强、透明性高、相容性好、耐高温、耐老化等特点；环保，能代替金属络合染料，适用于UV真空镀膜涂料的透明着色剂，也可用于儿童玩具、木器家具、皮革制品、塑料制品、金属制品、铝箔、铜箔、食品包装材料等表面着色剂。
【具体实施方式】
[0012]下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步的说明。
实施例1:
[0013]一种用于UV真空镀膜涂料的溶剂型纳米碳黑着色剂的制备:按配方重量比计，先把溶剂碳酸二甲酯12份、PMA 37.3份、正丁醇8份加入分散桶中，搅拌下加入羟基丙烯酸树脂20份、EFKA-4320分散剂7.5份，消泡剂0.2份，在高速分散机中以500r/min的速度搅拌均勻，然后在800?1000r/min的高速下加入碳黑Special biack 6粉15份,高速分散45?60min，再到纳米分散机循环研磨10?12h，每隔0.5h用激光粒度仪进行粒度检测，直到色浆的粒径D5tl在40?150nm，过滤包装得到一种色含量15 %的UV真空镀膜涂料所用的溶剂型纳米碳黑着色剂。
[0014]本实例I纳米碳黑着色剂基本性能测试结果:外观:黑色偏蓝相，均匀流体；平均粒径:激光粒度分布仪测试D5tl为100±30nm ;粘度:25±2°C测试560mPa.s ;热贮存稳定性:在50°C恒温烘箱放置15天后取出，经测试平均粒径D5tl为110土20nm，粘度600mPa.s，色差Λ E彡0.26。
[0015]应用:手机塑料外壳UV黑色真空镀膜涂料:低聚物UV聚氨酯丙烯酸酯12%、大分子改性UV树脂23%、活性单体5%、光引发剂184+ΤΡ0 3%、附着力促进剂0.5%、纳米碳黑着色剂3%、各种助剂0.5%、混合溶剂53%。
[0016]手机塑料外壳UV黑色真空镀膜涂料性能如下:固含量45% ;粘度:在250C (涂4#杯)IlS ;铅笔硬度:2Η ;附着力:划格法O级；柔韧性:1级；耐热水性:在100°C沸水煮lh，漆膜不起泡、不脱落；耐盐雾试验:在35°C、5% NaCl盐雾箱放置48h后，漆膜不变色；耐老化试验:氙灯照射300h漆膜不变色；光固化时间6S，说明着色剂的透明性好。
实施例2:
[0017]一种用于UV真空镀膜涂料的溶剂型纳米碳黑着色剂的制备:按配方重量比计，先把溶剂醋酸仲丁酯15份、PMA 30.8份、正丁醇8份加入分散桶中，搅拌下加入羟基丙烯酸树脂25份、EFKA-4330分散剂9份，消泡剂0.2份，在高速分散机中以500r/min的速度搅拌均匀，然后在800?1000r/min的高速下加入碳黑FW285粉12份，高速分散45?60min，再到纳米分散机循环研磨10?12h，每隔0.5h用激光粒度仪进行粒度检测，直到色浆的粒径D5tl在40?150nm，过滤包装得到一种色含量12%的UV真空镀膜涂料所用的溶剂型纳米碳黑着色剂。
[0018]本实例2纳米碳黑着色剂基本性能测试结果:外观:黑色偏红相，均匀流体；平均粒径:激光粒度分布仪测试D5tl为120±30nm ;粘度:25±2°C测试520mPa.s ;热贮存稳定性:在50°C恒温烘箱放置15天后取出，经测试平均粒径D5tl为130±20nm，粘度580mPa.s,色差Λ E彡0.30。
[0019]应用:手机锌合金外壳UV黑色真空镀膜涂料:低聚物UV环氧丙烯酸酯18%、大分子改性UV树脂20%、活性单体6%、活性稀释剂18%、光引发剂184+ΤΡ0 3%、附着力促进剂1.0 %、纳米碳黑着色剂3.5%、各种助剂0.5%、混合溶剂30%。
[0020]手机锌合金外壳UV黑色真空镀膜涂料性能如下:固含量50% ;粘度:在25°C (涂4#杯)12S ;铅笔硬度:2H ;附着力:划格法O级；柔韧性:1级；耐热水性:在100°C沸水煮lh，漆膜不起泡、不脱落；耐盐雾试验:在35°C、5% NaCl盐雾箱放置48h后，漆膜不变色；耐老化试验:氙灯照射300h漆膜不变色；光固化时间6S，说明着色剂的透明性好。
实施例3:
[0021]一种用于UV真空镀膜涂料的溶剂型纳米碳黑着色剂的制备:按配方重量比计，先把溶剂碳酸二甲酯16份、二乙二醇丁醚醋酸酯29.8份、正丁醇6份加入分散桶中，搅拌下加入羟基丙烯酸树脂20份、EFKA-4320分散剂10份，消泡剂0.2份，在高速分散机中以500r/min的速度搅拌均勻,然后在800?1000r/min的高速下加入碳黑Monarchl300粉18份，高速分散45?60min,再到纳米分散机循环研磨10?12h,每隔0.5h用激光粒度仪进行粒度检测，直到色浆的粒径D5tl在40?150nm，过滤包装得到一种色含量18%的UV真空镀膜涂料所用的溶剂型纳米碳黑着色剂。
[0022]本实例3纳米碳黑着色剂基本性能测试结果:外观:黑色偏蓝相，均匀流体；平均粒径:激光粒度分布仪测试D5tl为100±40nm ;粘度:25±2°C测试640mPa.s ;热贮存稳定性:在50°C恒温烘箱放置15天后取出，经测试平均粒径D5tl为120±30nm，粘度680mPa.s，色差Λ E彡0.32。
[0023]应用:手机外壳UV金属闪光黑真空镀膜涂料:低聚物UV聚氨酯丙烯酸酯15%、大分子改性UV树脂20%、活性单体5%、活性稀释剂15%、光引发剂184+ΤΡ0 3%、附着力促进剂0.5%、纳米碳黑着色剂3.6%、珠光粉2%、铝银浆1.8%、各种助剂0.6%、混合溶剂33.5%。
[0024]手机外壳UV金属闪光黑真空镀膜涂料性能如下:固含量46% ;粘度:在250C (涂4#杯)12S ;铅笔硬度:2Η ;附着力:划格法O级；柔韧性:1级；耐热水性:在100°C沸水煮lh，漆膜不起泡、不脱落；耐盐雾试验:在35°C、5% NaCl盐雾箱放置48h后，漆膜不变色；耐老化试验:氙灯照射300h漆膜不变色；光固化时间6S，说明着色剂的透明性好。
[0025]尽管本发明已作了详细说明并引证了实施例，但对于本领域的普通技术人员，显然可以按照上述说明而做出的各种方案、修改和改动，都应该包括在权利要求的范围之内。
【权利要求】
1.一种用于UV真空镀膜涂料的溶剂型纳米碳黑着色剂，其特征在于:以重量百分比计，包括如下组分:羟基丙烯酸树脂10 %?30 %、润湿分散剂6 %?20 %、碳黑8 %?25 %、消泡剂0.1?0.5%、溶剂50%?75% ;所述润湿分散剂选用EFKA-4320、EFKA-4330 ;制成的纳米碳黑着色剂的粒径D5(i控制在40?150nm之间。
2.如权利要求1所述的一种用于UV真空镀膜涂料的溶剂型纳米碳黑着色剂，其特征在于:所述碳黑选用卡博特的Mongul-L、Monarch 1300或Monarch900,德固萨的Specialbiack 4、Special biack 6、FW18、FW285 或 FW200，三菱化学的 MA7、MA100 或 MA40，哥伦比亚化学的Raven3500、Ravenl255或Raven3600以及其它高色素碳黑。
3.如权利要求1所述的一种用于UV真空镀膜涂料的溶剂型纳米碳黑着色剂，其特征在于:所述溶剂选用醋酸仲丁酯、碳酸二甲酯、丙二醇甲醚醋酸酯、二乙二醇丁醚醋酸酯、醋酸正丁酯、醋酸异丁酯、正丁醇和异丁醇的一种或几种的组合。
4.一种如权利要求1所述的一种用于UV真空镀膜涂料的溶剂型纳米碳黑着色剂的制备方法，其特征在于:所述制备方法包括:按配方重量比计加入溶剂、羟基丙烯酸树脂、润湿分散剂，在高速分散机中以500r/min的速度搅拌均匀，然后在800?1000r/min的高速下加入碳黑，高速分散45?60min,再到纳米分散机循环研磨8?12h,每隔0.5h用激光粒度仪进行粒度检测，直到着色剂的粒径达到要求，过滤包装得到一种UV真空镀膜涂料所用的溶剂型纳米碳黑着色剂。
【文档编号】C09D175/14GK104263085SQ201410425661
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年8月26日 优先权日:2014年8月26日
【发明者】陆明, 许钧强 申请人:广州市番禺科迪色彩有限公司, 广州市格瑞彩颜料科技有限公司, 英德科迪颜料技术有限公司