CN1206288C - 紫外线固化型涂料组合物及其制造和应用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种紫外光固化型涂料组合物以及涂敷和制造这种组合物到基体上的方法。合适的基体包括玻璃、金属和各种塑料如聚碳酸酯。所公开的组合物不含任何明显用量的挥发性有机溶剂。

Description

紫外线固化型涂料组合物及其制造和应用方法
技术领域
本发明涉及紫外线(UV)固化型涂料组合物，该组合物能产生耐腐蚀性和耐候性提高的涂层。
发明背景
紫外线固化型涂料组合物通过喷涂、丝网印刷、浸涂或刷涂涂敷到基质上来防护或装饰基质。在通常的应用中，基质如金属、玻璃或塑料被涂敷涂料组合物，然后引入紫外光以完成固化过程。紫外线固化型涂料组合物提供许多优于典型的热固化组合物的优点。
热固化组合物需要使用含有大量挥发性有机化合物(VOCs)的有机溶剂。这些挥发性有机溶剂在热固化型组合物干燥时选出到大气中。这样的溶剂基体系由于与挥发性有机溶剂相关的危害和费用因而是不合乎需要的。危害包括水和空气污染，费用包括遵守关于溶剂散发量的严格的政府规定的成本。相反，紫外线固化型组合物含有活性单体而不是溶剂，因此消除了挥发性有机溶剂的有害作用。
使用热固化型组合物不仅产生环境问题，而且其应用还存在其它缺点。热固化型组合物存在缓慢的固化时间，这导致生产率降低。由于能量损失以及加热基体所需要的能量，这些组合物需要高能量进行固化。另外，许多热固化型组合物产生较差的薄膜性质，这导致最终产品价值降低。
虽然紫外线固化型组合物呈现比热固化型组合物更好的性质和性能，但是，紫外线固化型组合物本身存在一些缺点。一般来说，紫外线组合物具有高分子量并且由于组合物的高反应性而具有很大程度的交联。结果，这些组合物中许多存在低耐久性和树脂收缩性。使用许多这样的组合物，需要非常高的紫外光量以便进行固化。减少这些问题的新型配方通常存在耐磨性、抗化学腐蚀性和抗刻划性减小并且热稳定性和粘结性低的问题。
典型的紫外线型组合物的另一个缺点是它们缺少产生分散的稳定性。对于某些组合物，悬浮的固体在1天或2天的时间后从溶液中沉降出来。分散不利地影响最终产品的光泽和透明度。为了解决这个问题，已经配制了具有更高粘度的新型组合物，这通常会降低组合物的流动性。这些粘性配方排除了喷涂法并且提供不合适的高浸涂厚度。
因此，存在提供环境安全的紫外线固化型涂料组合物的需求，这种组合物呈现出改善的外观、耐候性、耐腐蚀性和使用性能。另外，需要提供一种涂敷改进的组合物的方法，该方法促进改善性能的目的。
发明概述
本发明的一个目的是提供一种改进的涂料组合物，它可以用紫外线固化。
本发明的另一个目的是提供一种改进的涂料组合物，它可以通过喷涂、丝网印刷、浸涂和刷涂来涂敷。
本发明的另一个目的是提供一种改进的涂料组合物，它能够防止金属表面被化学腐蚀和风化。
本发明的另一个目的是提供一种改进的涂料组合物，它可以用来涂敷在汽车底盘内的金属部件。
本发明的另一个目的是提供一种改进的涂料组合物，它包含至少一种脂肪族丙烯酸化的低聚物，它可以用来涂敷金属基体，使得在该组合物固化后没有明显量的挥发性有机溶剂混入在涂层中。
本发明公开了一种紫外线固化型涂料组合物和制造这种组合物的方法，该方法可以用来在基体上产生涂料涂层。所公开的组合物不含任何明显量的不会在固化后混入涂层的挥发性有机溶剂。具体地，该涂料组合物按重量计含有5％或更少的挥发性有机溶剂。所公开的发明提供了一种涂料组合物，它能防护金属部件不被化学腐蚀和风化。特别地，涂敷所公开的涂料组合物然后用紫外光固化的汽车底盘部件改善了对盐和不利的气候条件的有害作用的防护。另外，固化后的涂料组合物产生具有改善的外观和改善的抗擦掉的涂层。汽车底盘部件包括但不限于悬挂摆臂、螺旋弹簧支架、悬挂稳定器、框架，轮轴和刹车臂。所公开的发明使得这些汽车部件可以比通常用于涂敷汽车底盘部件的标准电子底漆和粉末涂料更便宜地涂敷。
根据本发明的一个方面，提供了一种紫外线固化型涂料组合物。该涂料组合物包含一种或多种脂肪族丙烯酸化低聚物的混合物，其中，脂肪族丙烯酸化低聚物的混合物含量约为涂料组合物的8％-60％。在本文件中所表示的涂料组合物的所有百分比是指所述成分对涂料组合物总重量的重量百分比。其中所述低聚物基本包含100％的脂肪族氨基甲酸乙酯丙烯酸化低聚物，在一个优选的实施方案中，所述低聚物成分包含100％的脂肪族氨基甲酸乙酯丙烯酸化低聚物。
该涂料组合物优选的是包含含量约为涂料组合物的20％-60％的丙烯酸异冰片酯，任选的含量为1％-12％的粘结促进剂，含量约为涂料组合物的1％-16％的光引发剂，任选的含有约为涂料组合物的0.1％-6％的流动促进剂，和含量约为0％-50％的着色组合物。
根据本发明的另一个方面，提供一种在基体上沉积或涂敷涂料涂层的方法。该方法包括把含涂料的流动相组合物(“涂料组合物”)涂敷到基体上的第一个步骤。合适的把涂料组合物涂敷到基体上的方法包括喷涂、丝网印刷、浸涂和刷涂。该涂料组合物包含脂肪族丙烯酸化低聚物的混合物，其中，脂肪族丙烯酸化低聚物的含量约为涂料组合物的8％-60％。该涂料组合物还包含含量约为涂料组合物的20％-60％的丙烯酸异冰片酯单体、含量约为涂料组合物的1％-16％的光引发剂、含量约为涂料组合物的0.1％-6％的流动促进剂、含量约为涂料组合物的0％-50％的着色组合物，以及任选的含量为1-12％的粘结促进剂。
该方法还包括用紫外光照射基体上的涂料组合物，以便使涂料组合物固化成为涂料涂层的第二个步骤。
根据这种方法，该涂料组合物可以在基体上希望被覆涂料的特定位置上选择性地沉积，该涂料组合物不必涂敷到整个基体上。
实施本发明的最佳方式
涂料组合物
现将详细参考本发明的目前优选的组合物或实施方案和方法，它们构成了本发明人目前所知的实施本发明的最佳方式。
根据本发明的一个方面，提供了目前优选的紫外光固化型涂料组合物(“涂料组合物”)。在这种优选的实施方案中，涂料组合物包含脂肪族丙烯酸化低聚物的混合物。脂肪族丙烯酸化低聚物混合物含量约为涂料组合物的8％-60％。如果该涂料组合物通过喷涂涂敷，脂肪族丙烯酸化低聚物混合物含量更优选的是约为30％-55％，最优选的是约为45％。如果该涂料组合物通过丝网印刷涂敷，脂肪族丙烯酸化低聚物混合物含量更优选的是约为8％-60％，最优选的是约为50％。脂肪族丙烯酸化低聚物优选的是包含一种或多种氨基甲酸乙酯(urethane)低聚物。合适的脂肪族丙烯酸化低聚物包括可以从Smyrna，Georgia的Radcure UCB Corp.购得的Radcure Bbecryl 244(用1，6-己二醇二丙烯酸酯稀释10％的脂肪族氨基甲酸乙酯二丙烯酸酯(urethane diacrylate))、Ebecryl 264(用1，6-己二醇二丙烯酸酯稀释15％的脂肪族氨基甲酸乙酯三丙烯酸酯(urethanetriacrylate))、Ebecryl 284(用1，6-己二醇二丙烯酸酯稀释10％的脂肪族氨基甲酸乙酯二丙烯酸酯)；购自Exton，Pennsylvania的Sartomer Corp.的Sartomer CN-961E75(与25％的乙氧基化三丙烯酸三羟甲基丙酯混合的脂肪族氨基甲酸乙酯二丙烯酸酯)、CN-961H81(与19％的2(2-乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯混合的脂肪族氨基甲酸乙酯二丙烯酸酯)、CN-963A80(与20％三丙二醇二丙烯酸酯混合的脂肪族氨基甲酸乙酯二丙烯酸酯)、CN-964(脂肪族氨基甲酸乙酯二丙烯酸酯)、CN-966A80(与20％三丙二醇二丙烯酸酯混合的脂肪族氨基甲酸乙酯二丙烯酸酯)、CN-982A75(与25％三丙二醇二丙烯酸酯混合的脂肪族氨基甲酸乙酯二丙烯酯)和CN-983(脂肪族氨基甲酸乙酯二丙烯酸酯)；购自Chicago，Illinois的TAB Chemicals的TAB FAIRAD 8010、8179、8205、8210、8216、8264、M-E-15、UVU-316；和购自Versaille，Missouri的Echo Resins的Echo Resin ALU-303；和购自Aurora，IL的Rahn Radiation Curing的Genomer 4652。优选的脂肪族丙烯酸化低聚物包括Ebecryl 264和Ebecryl 284。Ebecryl 264是以85％的在二丙烯酸己二醇酯中的溶液提供的分子量为1200的脂肪族氨基甲酸乙酯三丙烯酸酯。Ebecryl 284是用1，6-二丙烯酸己二醇酯稀释10％的分子量为1200的脂肪族氨基甲酸乙酯二丙烯酸酯。本文也可以使用这些物料的组合。
优选的涂料组合物还包括含量约为涂料组合物的20％-60％的丙烯酸异冰片酯单体。如果该涂料组合物通过喷涂涂敷，那么丙烯酸异冰片酯单体更优选的用量约为20％-50％，最优选的是约为27％。如果该涂料组合物通过丝网印刷涂敷，那么，丙烯酸异冰片酯单体更优选的用量约为20％-60％，最优选的是约为31％。合适的丙烯酸乙冰片酯单体包括购自Sartomer Corp.的Sartomer SR423(甲基丙烯酸异冰片酯)：
Figure C0081535900121
和SR506(丙烯酸异冰片酯)：
Figure C0081535900122
购自Radcure Corp.的Radcure IBOA(丙烯酸异冰片酯)；购自Bradford，England的CPS Chemical的IBOA和IBOMA；和购自RahnRadiation Curing的Genomer 1121。优选的丙烯酸异冰片酯单体是购自Radcure Corp.的Radcure IBOA。Radcure IBOA是高纯度、浅色的单体。本文也可以使用这些物料的组合。
优选的涂料组合物可以任选地包括含量约为涂料组合物的1％-12％的粘结促进剂。如果涂料组合物通过喷涂涂敷，粘结促进剂更优选的用量约为1％-11％，最优选的是约为9％。如果涂料组合物通过丝网印刷涂敷，粘结促进剂更优选的用量约为4％-11％，最优选的是约为9％。合适的粘结促进剂包括购自Radcure Corp.的Ebecryl 168(甲基丙烯酸化的酸性粘结促进剂)；和购自Sartomer Corp.的Sartomer CN704(丙烯酸化聚酯粘结促进剂)和CD 9052(三官能酸酯)。优选的粘结促进剂是Ebecryl 168，这是一种甲基丙烯酸化的酸性粘结促进剂。这里也可以使用这些物料的组合。
优选的涂料组合物还包含含量约为涂料组合物的0％-50％的着色组合物。如果涂料组合物通过喷涂涂敷，着色组合物更优选的含量约为1％-20％，最优选的是约为4％。如果涂料组合物通过丝网印刷涂敷，着色组合物更优选的含量约为1％-50％，最优选的是约为2％。合适的着色组合物包括Venus#91颜料和Palegold #400，购自Atlanta，Georgia的NazDar；BB 1255、ST 8703、ST 8657和ST 8003，购自Jersey City，New Jersey的ElementisSpecialties；Tint-AYD PC9003 Titanium Dioxide，购自Jersey City，New Jersy的DanielProducts Company，和A1#200颜料，购自Leven，England的Siberline。优选的所用原料将取决于希望的涂料颜色。例如，如果希望黑色涂料组合物，BB 1355是优选的颜料。如果从组合物中取消颜料，就获得了透明的涂料组合物。这里也可以使用这些材料的组合。
优选的涂料组合物还包含含量约为涂料组合物的1％-16％的光引发剂。如果涂料组合物通过喷涂涂敷，光引发剂更优选的用量约为3％-12％，最优选的是约为10％。如果涂料组合物通过丝网印刷涂敷，光引发剂更优选的用量约为2％-16％，最优选的是约为4％。合适的光引发剂包括Irgacure 184(1-羟基环己基苯基酮)、
Figure C0081535900131
Irgacure 907(2-甲基-1-[4-(甲硫基苯基)-2-吗啉代丙-1-酮]、
Figure C0081535900132
Irgacure 369(2-苯基-2-N，N-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)-1-丁酮)、
Figure C0081535900141
Irgacure 500(50％的1-羟基环己基苯基酮，
和50％二苯甲酮的组合)、
Irgacure 651(2，2-二甲氧基-1，2-二苯基乙烷-1-酮)、
Irgacure 1700(25％的双(2，6-二甲氧基苯酰基-2，4，4-三甲基戊基)氧化膦
和75％的2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙-1酮的组合)、
Figure C0081535900152
和DAROCUR 1173(2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮)
和DARCUR 4265(50％的2，4，6-三甲基苯酰基二苯基氧化膦
和50％的2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮)，
购自Ciba-Geigy Corp.，Tarrytown，N.Y.；CYRACURE UVI-6974(混合的三芳基锍六氟锑酸盐类)和cyracure UVI-6990(混合的三芳基锍六氟磷酸盐类)，购自Union Carbide Chemicals and Plastics Co.Inc.，Danbury，Connecticut；和Genocure CQ、Genocure BOK和Genocure M.F.，购自Rahn Radiation Curing。优选的光引发剂是Irgacure 1700，购自Tarrytown，New York的Ciba-Geigy。这里也可以使用这些物料的组合。
优选的涂料组合物可以任选地包含含量约为涂料组合物的0.1％-6％的流动促进剂。如果涂料组合物通过喷涂涂敷，流动促进剂更优选的用量约为2％-6％，最优选的是约为5％。如果涂料组合物通过丝网印刷涂敷，流动促进剂更优选的用量约为1％-5％，最优选的是约为4％。合适的流动促进剂包括Genorad 17，购自Rahn Radiation Curing；和Modaflow，购自Monsanto Chemical Co.，St.Louis，Missouri。优选的流动促进剂是Modaflow，这是一种丙烯酸乙酯和2-乙基己基丙烯酸酯共聚物，它改进组合物的流动性。这里也可以使用这些物料的组合。
为了举例说明，下列实施例列出了根据本发明的这个方面的目前优选的涂料组合物。
实施例1
本实施例提供了一种根据本发明的优选的涂料组合物，它可以用于优选的是通过喷涂或苯胺印刷技术(flexographic techniques)向基体上涂敷黑色涂料涂层。合适的基体包括铸铁和其它金属。该涂料组合物由下列成分制成：
 成分   近似量，重量％
 Ebecryl 264   22.5
 Ebecryl 284   22.5
 IBOA   27.1
 Ebecryl 168   9.1
 Modaflow   4.5
 Irgacure 1700   10.4
 Black BB1355   3.9
 总计   100.00
在本实施例中，IBOA和Irgacure 1700在盘中用螺旋桨式混合器以500-1000转/分的速度混合30秒。在下一步骤中，向盘中引入Ebecryl 264、Ebecryl 284和Modaflow并以2000转/分的速度混合1-2分钟。在下一步骤中，加入Ebecryl 168粘结促进剂并以2000转/分的速度混合1-2分钟。在最后的步骤中，向盘内引入BB 1355并以2000转/分的速度混合1-2分钟。监测混合期间的温度。如果温度超过100°F，混合暂时停止。
实施例2
本实施例提供了一种根据本发明的优选的涂料组合物，它可以用于优选的是通过喷涂向基体上涂敷黑色涂料涂层。合适的基体包括铸铁和其它金属。该涂料组合物由下列成分制成：
 成分   近似量，重量％
 Ebecryl 264   16.1
 Ebecryl 284   16.1
 IBOA   47.9
 Ebecryl 168   6.5
 Modaflow   3.2
 Irgacure 1700   7.4
 Black BB1355   2.8
 总计   100.00
在本实施例中，IBOA和Irgacure 1700在盘中用螺旋桨式混合器以500-1000转/分的速度混合30秒。在下一步骤中，向盘中引入Ebecryl 264、Ebecryl 284和Modaflow并以2000转/分的速度混合1-2分钟。在下一步骤中，加入Ebecryl 168粘结促进剂并以2000转/分的速度混合1-2分钟。在最后的步骤中，向盘内引入BB 1355并以2000转/分的速度混合1-2分钟。监测混合期间的温度。如果温度超过100°F，混合暂时停止。
实施例3
本实施例提供了一种根据本发明的优选的涂料组合物，它可以用于优选的是通过丝网印刷向基体上涂敷绿色涂料涂层。合适的基体包括金属和聚碳酸酯。该涂料组合物由下列成分制成：
 成分   近似量，重量％
 Ebecryl 264   23.1
 Ebecryl 284   26.8
 IBOA   31.2
 Ebecryl 168   8.9
 Modaflow   3.6
 Irgacure 1700   4.4
 Green ST8703   2.0
 总计   100.00
在本实施例中，IBOA和Irgacure 1700在盘中用螺旋桨式混合器以500-1000转/分的速度混合30秒。在下一步骤中，向盘中引入Ebecryl 264、Ebecryl 284和Modaflow并以2000转/分的速度混合1-2分钟。在下一步骤中，加入Ebecryl 168粘结促进剂并以2000转/分的速度混合1-2分钟。在最后的步骤中，向盘内引入Green ST8703颜料并以2000转/分的速度混合1-2分钟。监测混合期间的温度。如果温度超过100°F，混合暂时停止。
实施例4
本实施例提供了一种根据本发明的优选的涂料组合物，它可以用于优选的是通过丝网印刷向基体上涂敷橙色涂料涂层。合适的基体包括金属和聚碳酸酯。该涂料组合物由下列成分制成：
 成分   近似量，重量％
 Ebecryl 264   23.1
 Ebecryl 284   26.8
 成分   近似量，重量％
 IBOA   31.2
 Ebecryl 168   8.9
 Modaflow   3.6
 Irgacure 1700   4.4
 Orange ST8657   2.0
 总计   100.00
在本实施例中，IBOA和Irgacure 1700在盘中用螺旋桨式混合器以500-1000转/分的速度混合30秒。在下一步骤中，向盘中引入Ebecryl 264、Ebecryl 284和Modaflow并以2000转/分的速度混合1-2分钟。在下一步骤中，加入Ebecryl 168粘结促进剂并以2000转/分的速度混合1-2分钟。在最后的步骤中，向盘内引入Orange ST8657颜料并以2000转/分的速度混合1-2分钟。监测混合期间的温度。如果温度超过100°F，混合暂时停止。
实施例5
本实施例提供了一种根据本发明的优选的涂料组合物，它可以用于优选的是通过喷涂或苯胺印刷技术向基体上涂敷透明涂料涂层。合适的基体包括玻璃、金属和聚碳酸酯。该涂料组合物由下列成分制成：
 成分   近似量，重量％
 Ebecryl 264   22.7
 Ebecryl 284   19.7
 IBOA   43.2
 Ebecryl 168   7.6
成分   近似量，重量％
Modaflow   3.0
Irgacure 1700   3.8
总计   100.00
在本实施例中，IBOA和Irgacure 1700在盘中用螺旋桨式混合器以500-1000转/分的速度混合30秒。在下一步骤中，向盘中引入Ebecryl 264、Ebecryl 284和Modaflow并以2000转/分的速度混合1-2分钟。在最后的步骤中，向盘内引入Ebecryl 168粘结促进剂并以2000转/分的速度混合1-2分钟。监测混合期间的温度。如果温度超过100°F，混合暂时停止。
实施例6
本实施例提供了一种根据本发明的优选的涂料组合物，它可以用于优选的是通过丝网印刷向基体上涂敷金属铜着色的涂料涂层。合适的基体包括金属和聚碳酸酯。该涂料组合物由下列成分制成：
 成分   近似量，重量％
 Ebecryl 264   27.9
 Ebecryl 284   16.9
 IBOA   22.2
 Ebecryl 168   4.1
 Modaflow   3.1
 Irgacure 1700   5.3
 Palegold #400pigment(copper)   20.5
 总计   100.00
在本实施例中，IBOA和Irgacure 1700在盘中用螺旋桨式混合器以500-1000转/分的速度混合30秒。在下一步骤中，向盘中引入Ebecryl 264、Ebecryl 284和Modaflow并以2000转/分的速度混合1-2分钟。在下一步骤中，加入Ebecryl 168粘结促进剂并以2000转/分的速度混合1-2分钟。在最后的步骤中，向盘内引入Palegold#400颜料并以2000转/分的速度混合1-2分钟。监测混合期间的温度。如果温度超过100°F，混合暂时停止。
实施例7
本实施例提供了一种根据本发明的优选的涂料组合物，它可以用于优选的是通过丝网印刷向基体上涂敷金属铝着色的涂料涂层。合适的基体包括金属和聚碳酸酯。该涂料组合物由下列成分制成：
 成分   近似量，重量％
 Ebecryl 264   20.0
 Ebecryl 284   20.0
 IBOA   24.0
 Ebecryl 168   8.0
 Modaflow   4.0
 Irgacure 1700   4.0
 Al #200 pigment   20.0
 总计   100.00
在本实施例中，IBOA和Irgacure 1700在盘中用螺旋桨式混合器以500-1000转/分的速度混合30秒。在下一步骤中，向盘中引入Ebecryl 264、Ebecryl 284和Modaflow并以2000转/分的速度混合1-2分钟。在下一步骤中，加入Ebecryl 168粘结促进剂并以2000转/分的速度混合1-2分钟。在最后的步骤中，向盘内引入Al #200颜料并以2000转/分的速度混合1-2分钟。监测混合期间的温度。如果温度超过100°F，混合暂时停止。
实施例8
本实施例提供了一种根据本发明的优选的涂料组合物，它可以用于优选的是通过丝网印刷向基体上涂敷金属金颜色的涂料涂层。合适的基体包括金属和聚碳酸酯。该涂料组合物由下列成分制成：
 成分   近似量，重量％
 Ebecryl 264   10.5
 Ebecryl 284   10.5
 IBOA   22.5
 Ebecryl 168   4.2
 Modaflow   2.2
 Irgacure 1700   3.9
 Venus #91pigment   46.2
 总计   100.00
在本实施例中，IBOA和Irgacure 1700在盘中用螺旋桨式混合器以500-1000转/分的速度混合30秒。在下一步骤中，向盘中引入Ebecryl 264、Ebecryl 284和Modaflow并以2000转/分的速度混合1-2分钟。在下一步骤中，加入Ebecryl 168粘结促进剂并以2000转/分的速度混合1-2分钟。在最后的步骤中，向盘内引入Venus #91颜料并以2000转/分的速度混合1-2分钟。监测混合期间的温度。如果温度超过100°F，混合暂时停止。
实施例9
本实施例提供了一种根据本发明的优选的涂料组合物，它可以用于优选的是通过丝网印刷向基体上涂敷白色涂料涂层。合适的基体包括金属和聚碳酸酯。该涂料组合物由下列成分制成：
 成分     A.近似量，重量％     B.近似量，重量％     C.近似量，重量％
 Ebecryl 264     4.9     7.8     12.0
 Ebecryl 284     4.3     6.8     10.4
 IBOA     46.7     53.0     40.0
 Ebecryl 168     2.1     2.5     3.1
 Modaflow     1.5     2.4     2.6
 Irgacure 1700     6.7     10.7     14.1
 ST8003white pigment     33.8     16.8     17.8
 总计     100.00     100.00     100.00
在本实施例中，IBOA和Irgacure 1700在盘中用螺旋桨式混合器以500-1000转/分的速度混合30秒。在下一步骤中，向盘中引入Ebecryl 264、Ebecryl 284和Modaflow并以2000转/分的速度混合1-2分钟。在下一步骤中，加入Ebecryl 168粘结促进剂并以2000转/分的速度混合1-2分钟。在最后的步骤中，向盘内引入ST 8003颜料并以2000转/分的速度混合1-2分钟。监测混合期间的温度。如果温度超过100°F，混合暂时停止。
在基体上沉积涂料涂层的方法
根据本发明的另一个方面，提供一种在合适的基体上沉积涂料涂层的方法。该方法包括把液相组合物(“涂料组合物”)涂敷到基体上的第一个步骤。
所述涂料组合物包含脂肪族丙烯酸化的低聚物混合物，脂肪族丙烯酸化低聚物混合物的用量约为涂料组合物的8％-60％；丙烯酸异冰片酯单体用量约为涂料组合物的20％-60％；光引发剂用量约为涂料组合物的1％-16％；流动促进剂用量约为涂料组合物的0.1％-6％，含颜料的组合物用量为0％-50％，任选的粘结促进剂用量为1％-12％。根据该方法的优选的涂料组合物是本文所描述的涂料组合物，例如包括在实施例1-9中所述的组合物。
该涂料组合物可以使用许多不同的技术涂敷到基体上。例如涂料组合物可以通过直接刷涂来涂敷，或者可以喷涂到基体表面上。如果涂敷汽车地盘部件，喷涂技术是特别有用的，因为所述部件可以在传送系统上喷涂。该涂料组合物还可以使用丝网印刷技术涂敷。在这种丝网印刷技术中，如丝网印刷工业中所用的术语“丝网”用来调节液体组合物在基体表面上的流动。涂料组合物一般在丝网与基体表面接触时涂敷到丝网上。涂料组合物流过丝网到达基体，然后以希望的薄膜厚度粘结到基体上。适用于该目的的丝网印刷技术包括已知的技术，但是其中用本领域普通技术人员熟知的方式调节该方法，以适应液相组合物的粘度、流动性等，以及基体的表面性质。可以使用用压紧辊使涂料组合物与辊压的基体接触的苯胺印刷技术。
所述方法包括用紫外光照射基体上的含涂料液相组合物，以便使含涂料的液相组合物固化成涂料涂层。这种照射可以用许多方式进行，只要紫外线或辐射冲击涂料组合物，使得涂料组合物产生聚合，以形成涂层、层、薄膜等。如果涂敷汽车地盘部件，通过喷涂涂敷所述部件和照射所涂敷的部件的步骤可以依次在传送系统中进行。
固化优选的是通过由紫外辐射源引发的自由基聚合产生。根据用途，可以使用各种紫外光源。对于多数用途的优选的紫外辐射源包括能量强度设定值例如为每平方英寸125瓦、200瓦和300瓦的已知的紫外光发射设备。
对于本领域技术人员，其它的优点和改进容易产生。所以，本发明在其较宽的方面不限于所表示并描述的特定细节、典型设备、和示例性实施例。因此，可以偏离这样的细节而不离开本发明总的概念的实质或范围。
虽然已经表明并描述了本发明的实施方案，并不意味着这些实施方案说明和描述了本发明的所有可能形式。相反，在说明书中所用的词是描述性而非限制性的词，应该理解，可以进行各种变化而不离开本发明的实质和范围。

Claims (25)

1.一种用于涂敷金属基体的紫外线固化型涂料组合物，它包含：
至少一种脂肪族丙烯酸化低聚物的混合物；
丙烯酸异冰片酯单体；
着色材料；和
光引发剂；其中该紫外线固化型涂料组合物含有5重量％或更少的挥发性有机溶剂，在该组合物固化后，所述挥发性有机溶剂不会引入到涂层中，并且所述至少一种脂肪族丙烯酸化低聚物的混合物由一种或多种氨基甲酸乙酯低聚物组成，并且，其中包含至少92％的氨基甲酸乙酯低聚物。
2.根据权利要求1的紫外线固化型涂料组合物，其中：
所述脂肪族丙烯酸化低聚物的混合物用量为涂料组合物重量的8％-60％；
丙烯酸异冰片酯单体含量为所述涂料组合物重量的20％-60％；
着色材料用量为涂料组合物重量的0％-50％；
光引发剂用量为涂料组合物重量的1％-16％。
3.根据权利要求2的紫外线固化型涂料组合物，其还包含：
用量为涂料组合物重量的1％-12％的粘结促进剂；
用量为涂料组合物重量的0.1％-6％的流动促进剂。
4.根据权利要求1的涂料组合物，其中混合物中的脂肪族丙烯酸化低聚物选自：
a)用1，6-二丙烯酸己二醇酯稀释10体积％的脂肪族氨基甲酸乙酯二丙烯酸酯；
b)用1，6-二丙烯酸己二醇酯稀释15体积％的脂肪族氨基甲酸乙酯三丙烯酸酯；
c)与20体积％的三丙二醇二丙烯酸酯混合的脂肪族氨基甲酸乙酯二丙烯酯；
d)与25体积％的乙氧基化三甲酰基丙烷三丙烯酸酯混合的脂肪族氨基甲酸乙酯二丙烯酯；
e)与19体积％的2(2-乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯混合的脂肪族氨基甲酸乙酯二丙烯酯；
f)与20体积％的三丙二醇二丙烯酸酯混合的脂肪族氨基甲酸乙酯二丙烯酸酯；
g)与25体积％的三丙二醇二丙烯酸酯混合的脂肪族氨基甲酸乙酯二丙烯酸酯；
h)脂肪族氨基甲酸乙酯二丙烯酸酯；
i)它们的混合物。
5.根据权利要求1的涂料组合物，其中在混合物中的丙烯酸异冰片酯选自丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯及其混合物。
6.根据权利要求1的涂料组合物，其中光引发剂选自：
1-羟基环己基苯甲酮；
2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉代丙-1-酮；
50％的1-羟基环己基苯甲酮和50％的二苯甲酮的组合物；
2，2-二甲氧基-1，2-二苯基乙烷-1-酮；
25％的双(2，6-二甲氧基苯酰基-2，4，4-三甲基戊基)氧化膦和75％的2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮的组合；
2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮；
50％的2，4，6-三甲基苯甲酰基二苯基-氧化膦和50％的2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮的组合；
混合的三芳基锍六氟锑酸盐、混合的三芳基锍六氟磷酸盐，和它们的混合物。
7.根据权利要求3的组合物，其中所述粘结促进剂选自：
甲基丙烯酸化的酸性粘结促进剂；
丙烯酸化的聚酯粘结促进剂；
三官能酸酯；和
它们的混合物。
8.根据权利要求1的紫外线固化型涂料组合物，其中：
所述脂肪族丙烯酸化低聚物混合物的用量为涂料组合物重量的30％-55％；
所述丙烯酸异冰片酯单体的用量为涂料组合物重量的20％-50％；
所述着色材料的用量为涂料组合物重量的1％-20％；
所述光引发剂的用量为涂料组合物重量的3％-12％。
9.根据权利要求1的紫外线固化型涂料组合物，其中：
所述脂肪族丙烯酸化低聚物混合物的用量为涂料组合物重量的8％-60％；
所述丙烯酸异冰片酯单体的用量为涂料组合物重量的20％-60％；
所述着色材料的用量为涂料组合物重量的1％-50％；
所述光引发剂的用量为涂料组合物重量的2％-16％。
10.根据权利要求1的紫外线固化型涂料组合物，其中，所述低聚物成分包含100％的脂肪族氨基甲酸乙酯丙烯酸化低聚物。
11.一种用于涂敷塑料基体的紫外线固化型涂料组合物，它包含：
至少一种脂肪族丙烯酸化低聚物的混合物；
丙烯酸异冰片酯单体；
着色材料；和
光引发剂；其中该紫外线固化型涂料组合物含有5重量％或更少的挥发性有机溶剂，在该组合物固化后，所述挥发性有机溶剂不会引入到涂层中，并且所述至少一种脂肪族丙烯酸化低聚物的混合物由一种或多种氨基甲酸乙酯低聚物组成，并且，其中所述低聚物成分包含至少92％的氨基甲酸乙酯低聚物。
12.根据权利要求1的紫外线固化型涂料组合物，其中，所述基体是金属。
13.一种用于涂敷玻璃基体的紫外线固化型涂料组合物，它包含：
至少一种脂肪族丙烯酸化低聚物的混合物；
丙烯酸异冰片酯单体；
着色材料；和
光引发剂；其中该紫外线固化型涂料组合物含有5重量％或更少的挥发性有机溶剂，在该组合物固化后，所述挥发性有机溶剂不会引入到涂层中，并且所述至少一种脂肪族丙烯酸化低聚物的混合物由一种或多种氨基甲酸乙酯低聚物组成，并且，其中所述低聚物成分包含至少92％的氨基甲酸乙酯低聚物。
14.一种用涂料组合物涂敷金属基体的方法，该方法包括：
a)把所述涂料组合物涂敷到基体上，其中，所述涂料组合物包含：
用量为涂料组合物重量的8％-60％的低聚物成分，其中，所述低聚物成分包含至少两种脂肪族氨基甲酸乙酯的丙烯酸化低聚物，并且所述低聚物成分包含至少92％的氨基甲酸乙酯低聚物；
用量为涂料组合物重量的20％-60％的丙烯酸异冰片酯单体；
用量为涂料组合物重量的1％-12％的粘结促进剂；
用量为涂料组合物重量的0％-50％的着色材料；
用量为涂料组合物重量的1％-16％的光引发剂；和
用量为涂料组合物重量的0.1％-6％的流动促进剂；和
b)用足以使所述涂料组合物固化成涂料涂层的紫外光照射在金属基体上的涂料组合物。
15.根据权利要求14的方法，其中，涂敷所述涂料组合物的方法是喷涂，其中：
所述低聚物成分的用量为涂料组合物重量的30％-55％；
所述丙烯酸异冰片酯单体的用量为涂料组合物重量的20％-50％；
所述粘结促进剂的用量为涂料组合物重量的4％-11％；
所述着色材料的用量为涂料组合物重量的1％-20％；
所述光引发剂的用量为涂料组合物重量的3％-12％；和
所述流动促进剂的用量为涂料组合物重量的2％-6％。
16.根据权利要求15的方法，其中，
所述低聚物成分的用量为涂料组合物重量的45％；
所述丙烯酸异冰片酯单体的用量为涂料组合物重量的27％；
所述粘结促进剂的用量为涂料组合物重量的9％；
所述着色材料的用量为涂料组合物重量的4％；
所述光引发剂的用量为涂料组合物重量的10％；且
所述流动促进剂的用量为涂料组合物重量的5％。
17.根据权利要求14的方法，其中，涂敷所述涂料组合物的方法是丝网印刷，并且其中：
所述低聚物成分的用量为涂料组合物重量的8％-60％；
所述丙烯酸异冰片酯单体的用量为涂料组合物重量的20％-60％；
所述粘结促进剂的用量为涂料组合物重量的1％-11％；
所述着色材料的用量为涂料组合物重量的1％-50％；
所述光引发剂的用量为涂料组合物重量的2％-16％；和
所述流动促进剂的用量为涂料组合物重量的1％-5％。
18.根据权利要求17的方法，其中，
所述低聚物成分的用量为涂料组合物重量的50％；
所述丙烯酸异冰片酯单体用量为涂料组合物重量的31％；
所述粘结促进剂用量为涂料组合物重量的9％；
所述着色材料用量为涂料组合物重量的2％；
所述光引发剂用量为涂料组合物重量的4％；且
所述流动促进剂用量为涂料组合物重量的4％。
19.根据权利要求14的方法，其中，涂敷所述涂料组合物的方法是把基体浸入该组合物中使得足以使所述组合物均匀涂敷基体。
20.根据权利要求14的方法，其中，涂敷所述涂料组合物的方法是刷涂。
21.根据权利要求14的方法，其中，涂敷所述涂料组合物的方法是在预定位置选择性沉积到基体上。
22.根据权利要求14的方法，其中，所述低聚物成分包含100％的脂肪族氨基甲酸乙酯丙烯酸化低聚物。
23.一种用涂料组合物涂敷塑料基体的方法，该方法包括：
a)把所述涂料组合物涂敷到基体上，其中，所述涂料组合物包含：
用量为涂料组合物重量的8％-60％的低聚物成分，其中，所述低聚物成分包含至少两种脂肪族氨基甲酸乙酯的丙烯酸化低聚物，并且所述低聚物成分包含至少92％的氨基甲酸乙酯低聚物；
用量为涂料组合物重量的20％-60％的丙烯酸异冰片酯单体；
用量为涂料组合物重量的1％-12％的粘结促进剂；
用量为涂料组合物重量的0％-50％的着色材料；
用量为涂料组合物重量的1％-16％的光引发剂；和
用量为涂料组合物重量的0.1％-6％的流动促进剂；和
b)用足以使所述涂料组合物固化成涂料涂层的紫外光照射在金属基体上的涂料组合物。
24.一种用涂料组合物涂敷玻璃基体的方法，该方法包括：
a)把所述涂料组合物涂敷到基体上，其中，所述涂料组合物包含：
用量为涂料组合物重量的8％-60％的低聚物成分，其中，所述低聚物成分包含至少两种脂肪族氨基甲酸乙酯的丙烯酸化低聚物，并且所述低聚物成分包含至少92％的氨基甲酸乙酯低聚物；
用量为涂料组合物重量的20％-60％的丙烯酸异冰片酯单体；
用量为涂料组合物重量的1％-12％的粘结促进剂；
用量为涂料组合物重量的0％-50％的着色材料；
用量为涂料组合物重量的1％-16％的光引发剂；和
用量为涂料组合物重量的0.1％-6％的流动促进剂；和
b)用足以使所述涂料组合物固化成涂料涂层的紫外光照射在金属基体上的涂料组合物。
26.一种制备紫外线固化型涂料组合物的方法，它包括：
(a)在盘中组合丙烯酸异冰片酯单体和光引发剂，以形成第一种组合物；
(b)混合第一种组合物；
(c)把包含至少92％的氨基甲酸乙酯低聚物的低聚物混合物和流动促进剂与第一种混合物组合，以形成第二种组合物；
(d)混合第二种组合物；
(e)把粘结促进剂与第二种混合物组合，以形成第三种组合物；
(f)混合第三种组合物；
(g)把颜料与第二种混合物组合，以形成第四种组合物；并
(h)混合第四种组合物。
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