一种可直接应用于金属阳极氧化防护的水性UV涂料的制备方法与流程

本发明涉及水性uv涂料领域，涉及一种可直接应用于金属阳极氧化防护的水性uv涂料的制备方法。

背景技术：

1、金属阳极氧化防护涂料是指涂覆在待加工的工件表面，防止金属在阳极氧化加工时不需要阳极氧化的部分工件表面被氧化、刮伤、夹伤的一层防护膜。近年来随着电子行业的快速发展，越来越多的电子产品使用金属工件，对它们的制作要求也不断提高。在对金属进行阳极氧化加工时，会在将金属浸泡在20%的硫酸水溶液当中，并施加电压电流，形成原电池，在金属表面发生氧化还原反应，产生大量气泡；并在阳极氧化后进行上色、水合封孔等工艺，将工件浸泡在90℃水中蒸煮1h。这就要求金属阳极氧化防护涂料需要优异的耐强酸性能，拥有良好的附着力，以及优异的耐水性，否则容易使漆膜产生气泡，脱落等不良现象，导致不需要阳极氧化的工件表面被氧化、刮伤、夹伤，影响最终产品的外观和使用。

2、目前市场对于金属的阳极氧化保护主要是采用热固性保护涂层或油性uv涂层。随着社会的发展进步，在环保节能方面，提出了更高的要求。因此目前市面上现有的金属阳极氧化保护油墨，在应用的过程当中存在着一定的局限性。热固性保护涂层在固化过程中需要高温烘烤，较大的浪费时间及耗能严重；传统油性uv涂料采用有机溶剂来调整粘度，造成涂料具有强烈的刺激性气味，涂装的作业环境恶劣以及废气的排放，对环保有较大的破坏。而水性uv固化涂料不使用有机溶剂，避免了由之引起的环境问题；固化速度快，提高了生产效率，降低了能源使用，节约生产成本。

3、目前市场上也存在大量的水性uv涂料产品，但均存在一定的局限性。一方面，目前的水性uv树脂对基材的应用比较挑剔，在光滑的金属、玻璃表面存在附着力降低的问题，不能良好的附着在表面，需要先喷涂一层uv底漆烘烤固化，再将水性uv涂料喷涂在uv底漆上来增加与基材的结合力；另一方面，水性uv树脂在耐水性存在较大的缺陷。目前市面上的水性uv树脂主要应用在木材家具、塑料制品上。专利cn 108485507 a提出了一款具有临时保护效果的水性uv涂料，可直接应用于金属、玻璃表面的临时保护，但其在耐水性存在一定的缺陷，在耐水性上只能达到80℃水浴30min，远远达不到金属阳极氧化防护的要求；且脱膜是在强碱性环境中进行，会对金属阳极氧化后形成的氧化膜层产生严重的碱蚀反应，严重影响产品表观质量。因此，现有应用于金属件加工的金属阳极氧化防护技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

1、本发明提供了可直接应用与金属阳极氧化防护的水性uv涂料的制备方法，以解决现有的耐水性差、附着力不够、浪费时间成本以及耗能严重的技术问题。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、一种可直接应用与金属阳极氧化防护的水性uv涂料，包括以质量百分比计的下列组分：水性uv树脂40～65%、水性uv单体8～15%、ph值调整剂0 .1～0 .5%、水性分散剂0 .1～1%、水性润湿流平剂0.5~1.5%水性消泡剂0 .1～0 .5%、光引发剂1～5%、附着力促进剂0.5～2%、助溶剂2～5%、余量为水，水性uv树脂为羧基改性水性环氧丙烯酸酯乳液。

4、进一步的，可直接应用与金属阳极氧化防护的水性uv涂料，包括以质量百分比计的下列组分：水性uv树脂60%、水性uv单体10%、ph值调整剂0 .1%、水性分散剂0.5%、水性润湿流平剂1%水性消泡剂0 .2%、光引发剂1 .5%、附着力促进剂1%、助溶剂5%、水20.7%。

5、水性uv树脂为羧基改性水性环氧丙烯酸酯树脂，其制备步骤如下：

6、a)、制备环氧丙烯酸酯ea：在装有回流冷凝管、温度计、滴液漏斗和搅拌器的四口烧瓶中加入环氧树脂，待温度上升至80℃时缓慢滴丙烯酸单体、催化剂的混合物，1h滴加完毕，缓慢升温至85～90℃，保温反应2 .5～4h，随后每隔30min取样检测体系的酸值，当检测的酸值低于6mgkoh/g时，加入阻聚剂停止反应，制得环氧丙烯酸酯ea。

7、b)、制备羧基改性水性环氧丙烯酸酯树脂：在装有回流冷凝管、温度计、滴液漏斗和搅拌器的四口烧瓶中加入制得的环氧丙烯酸酯ea，升高温度至65~75℃，加入含羧基或酸酐基团的反应单体、催化剂；反应1~3h，每30min测定合成体系的酸值，当酸值在理论范围时，添加阻聚剂并继续搅拌一定时间；降温至50℃加入总物料量8 .0～10 .0％的丙酮稀释；最后加入计量的去离子水和三乙胺，调整ph值，并快速搅拌，降温至40℃，减压蒸馏脱除丙酮，制得水性uv聚合物分散体，即羧基改性水性环氧丙烯酸酯树脂。

8、其中，所述的环氧树脂为双酚a环氧树脂e-128型、双酚a环氧树脂e-901型、双酚a环氧树脂e-301型；所述的所述的丙烯酸单体甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧化甘油三丙烯酸酯中的一种或两种。

9、所述的含羧基或酸酐基团的反应单体为二羟甲基丙酸、马来酸酐、2,3-二羟基丁二酸中的一种或两种。

10、所述的催化剂为n ,n-二甲基苯胺、四丁基溴化铵、n ,n-二甲基乙醇胺、n ,n-二甲基甲酰胺、三苯基膦中的至少一种；所述的阻聚剂为2 ,2 ,6 ,6-四甲基呱啶氮氧自由基、对羟基苯甲醚、对苯二酚中的一种。

11、步骤a)中，所述环氧树脂与丙烯酸单体的摩尔比为1:2；所述催化剂的添加量为反应物总量的1～2％；所述阻聚剂的添加量为反应物总量的0 .1～0 .5％。步骤b)中，所述含羧基或酸酐基团的反应单体与环氧丙烯酸酯ea摩尔比为1.0～2.5：1；所述催化剂的添加量为总投料量的1.0～2.5％；所述阻聚剂的添加量为总投料量的0 .05～0 .06％。

12、进一步的，所述水性uv单体为甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧化甘油三丙烯酸酯中的一种或两种。

13、所述光引发剂为二苯甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、安息二甲香醚、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、2-羟基-4-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉苯基)丁酮中的一种或几种的组合。所述的助溶剂为二乙二醇乙醚、二丙二醇甲醚、二乙二醇丁醚中的一种或两种。

14、所述的ph值调整剂三乙醇胺、n ,n-二甲基乙醇胺的一种或两种。

15、将水性uv涂料中各组分混合并分散，然后加入光引发剂分散均匀，即可得到所述可直接应用与金属阳极氧化防护的水性uv涂料。将所述具有临时保护效果的水性uv涂料加入水稀释，分散并过滤后喷涂于金属基材表面，烘干水分并uv固化后，重复3次，即可得到膜厚为90～110μm的临时保护膜；所述金属基材进行阳极氧化加工完成后，将其浸泡于中性脱膜液中脱膜。

16、本发明具有以下有益效果：

17、本发明提供的可直接应用与金属阳极氧化防护的水性uv涂料，应用于金属工件阳极氧化工艺时的临时保护，采用水性uv树脂、水性uv单体作为成膜基质，具有良好的涂料施工性。本发明采用羧基改性水性环氧丙烯酸酯作为水性uv树脂；在合成上述水性uv树脂时，引入羧基，使其酸值增大，水性uv树脂酸值较高 (70～100mg koh/g)时，其经紫外光固化后与金属类基材附着力会变优异；同时在合成上述水性uv树脂时，引入的羧基，为强亲水性基团，可以使预聚物在水中自乳化，分散良好，不需额外添加乳化剂，大大增强了树脂固化交联后的耐水性，且与聚氨酯改性不同，与环氧单体改性，其交联程度进一步提高，使其具有优异的耐水性、耐强酸性及较高硬度。

18、本发明提供的可直接应用与金属阳极氧化防护的水性uv涂料，其流平性佳，耐水性优异，耐强酸性好，附着力稳定，硬度高，在金属工件阳极氧化加工过程中能有效地保护被遮蔽保护区域不被氧化，抑制划痕和毛刺等不良的产生，提高产品良率；其形成的涂层水分的挥发后，uv固化时可以短时间快速固化，有利于提高生产效率和良率，耗能低，并且采用水作为稀释剂，可以有效地降低了涂料中voc的含量，在喷涂过程中无污染，极大改善了施工环境，满足环保节能的要求。

19、本发明提供的可直接应用与金属阳极氧化防护的水性uv涂料的制备方法，将具有金属阳极氧化保护的水性uv涂料的各组分通过适当配比进行混合并分散而成，制备方法简单易控，生产效率高，采用水作为稀释剂，有效的降低了涂料中voc含量，使得该水性uv涂料在喷涂过程中无污染无伤害，极大的改善了施工环境，属于绿色环保产品，适应于现代化大生产。

20、除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将，对本发明作进一步详细的说明。