一种用于金属罐的紫外光固化隔热透明漆及其制备方法与流程

本发明涉及涂料制备，尤其涉及一种用于金属罐的紫外光固化隔热透明漆及其制备方法。

背景技术：

1、金属罐的表面处理是确保其具有良好的使用性能和安全性能的关键环节。通过合理的表面处理，可以提高金属罐的耐用性、耐腐蚀性、外观质量和使用寿命，同时也可以提高金属罐的使用性能，满足各种使用需求。其中，涂装是最常用的一种表面处理方法，它可以在金属罐的表面形成一层保护膜，防止金属罐与外界环境接触，从而延长金属罐的使用寿命。此外，涂装还可以提高金属罐的美观度，使其更具有市场竞争力。

2、紫外光固化涂料是一种新型的涂料，它通过紫外光的照射，使涂料中的光引发剂产生活性种，从而引发涂料中的单体聚合反应，形成固态涂膜。这种涂料具有固化速度快，无溶剂排放，环保等优点。现有的金属罐表面处理技术主要是通过溶剂型涂料进行涂装，这种涂料虽然可以提供良好的保护效果，但其固化速度慢，且在固化过程中会产生大量的有机溶剂排放，对环境造成污染。现有的金属罐表面处理技术主要存在以下问题：首先，溶剂型涂料的固化速度慢，影响生产效率；其次，涂料在固化过程中会产生大量的有机溶剂排放，对环境造成污染；最后，传统的金属罐表面处理技术无法解决金属罐在高温下的爆炸风险，因为传统的涂料无法提供有效的隔热效果。现有的高温涂料通常采用特殊的树脂基料和耐高温填料，能够有效降低金属罐在高温下的爆炸风险，但热循环稳定性较差，一些涂料在经历多次热胀冷缩后可能会出现性能下降，影响其长期稳定性。此外，在金属罐内部或外部添加一层隔热材料，如硅酸盐纤维、陶瓷纤维等，也可以有效减少高温环境下金属罐内外部的温差，降低热应力和热膨胀的影响，但为了达到良好的隔热效果，涂料可能需要较厚的涂层。这不仅增加了成本，影响外观颜色，还可能影响金属罐的总体重量和性能。因此研发高温涂料，即具有较高的热稳定性和隔热性，能够在高温环境下保持良好的附着力和隔热效果的涂料成为目前研究的主要方向。

技术实现思路

1、本发明基于现有技术中存在的用于金属罐的紫外光固化涂料存在固化速度慢，无法提供有效的隔热效果，生产成本高等问题，提供了一种用于金属罐的紫外光固化隔热透明漆及其制备方法，以克服上述问题。

2、为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

3、第一方面，本发明提供了一种用于金属罐的紫外光固化隔热透明漆组合物，以重量份计包括以下组分：脂肪族聚氨酯丙烯酸酯30～50份，环氧丙烯酸酯10～15份，丙烯酸异冰片酯15～20份，1,6-己二醇二丙烯酸酯15～25份，改性二氧化硅气凝胶颗粒6～12份，光引发剂3～9份，助剂3～4份，填料5～8份，其中所述改性二氧化硅气凝胶颗粒为表面修饰有光活性单体的预聚体基团的二氧化硅气凝胶颗粒。

4、针对金属包装耐加工性能高，附着力要求高等特点，本发明采用了脂肪族聚氨酯丙烯酸酯，脂肪族聚氨酯丙烯酸酯具有优越的柔软性能，耐化学溶剂性能。此外，脂肪族聚氨酯丙烯酸酯和环氧丙烯酸酯的复配能大幅提高涂料与印刷面和素铁的附着力。丙烯酸异冰片酯与1,6-己二醇二丙烯酸酯混合使用能够提高涂料的交联度与固化效率，使涂料具有更加优越的耐加工性能。通过对二氧化硅气凝胶颗粒进行改性处理，从而提高二氧化硅气凝胶颗粒与涂料基体的相容性，增强其分散性，以及改善颗粒表面的亲水性或疏水性，从而在一定程度上提高涂层的保温隔热性能。本发明所提出的这种涂料可以在紫外光照射下快速固化，大大提高了生产效率，同时避免有机溶剂的排放，减少环境污染。由于在涂料的配方中加入了改性二氧化硅气凝胶颗粒，从而有效阻止热量传递到金属罐内部，解决了金属罐在高温下的爆炸风险。

5、作为优选，所述改性二氧化硅气凝胶颗粒为通过三甲基氯硅烷、甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、六甲基二硅氧烷中的一种或多种对二氧化硅气凝胶颗粒进行改性后而得到。

6、通过硅烷偶联剂与二氧化硅气凝胶颗粒表面发生化学反应，形成硅氧键，从而可以提高其与涂料基质的结合力。此外，通过改变二氧化硅气凝胶颗粒的表面性质，不仅使其更易于在涂料基体中分散，当改性后的二氧化硅气凝胶颗粒加入到涂料中时，可以在以下几个方面提高涂层的保温隔热性能：(1)隔热性能提升：二氧化硅气凝胶因其低密度和优异的保温性能，可以有效减少热传导，提高涂层的隔热效果；(2)热辐射降低：改性后的颗粒可能具有更好的红外反射性能，降低涂层吸收的热辐射量，进一步提高隔热性能；(3)热稳定性提高：改性处理可能增强二氧化硅气凝胶颗粒的热稳定性，使其在高温环境下仍能保持良好的隔热性能；(4)分散性改善：改性处理改善了颗粒在涂料中的分散性，有助于形成更加均匀的涂层，从而提高隔热性能。

7、作为优选，所述改性二氧化硅气凝胶颗粒的孔隙率为83～99％，平均粒径为40～70nm。

8、改性二氧化硅气凝胶颗粒的孔隙率为83～99％，可以形成非常轻质和多孔的涂层。高孔隙率有助于减少涂层的热传导，因为空气是热的不良导体。在保温隔热涂层中，这些气凝胶颗粒可以形成一个优良的空气隔离层，有效减少热量的对流。平均粒径在40～70nm的气凝胶颗粒可以提供更好的分散性和界面结合性能。这意味着在涂料中，这些颗粒可以更均匀地分布，形成一个更加紧密且连续的隔热层。细小的颗粒还能够填充更大的孔隙，进一步提高涂层的整体隔热性能。

9、作为优选，所述光引发剂为光引发剂-tpo、光引发剂-907和光引发剂-1173的混合物。

10、光引发剂-tpo、光引发剂-907和光引发剂-1173是三种不同的光引发剂，它们在紫外线照射下能够分解并产生自由基，从而引发聚合反应。将这三种光引发剂混合使用，可以在某种程度上实现优势互补，提供更好的聚合反应性能和更宽的应用范围。

11、作为优选，所述光引发剂-tpo、光引发剂-907和光引发剂-1173的重量比为1:(0.3～0.4):(0.4～0.8)。

12、作为优选，所述助剂包括硅烷偶联剂、附着力促进剂和聚乙烯蜡。

13、硅烷偶联剂、附着力促进剂和聚乙烯蜡在涂料中的应用可以提高涂层的整体性能，包括附着力、耐久性、施工性能和机械性能，同时还能改善涂层的外观和耐环境性能。硅烷偶联剂：(1)提高附着力：硅烷偶联剂可以桥接基材和涂料之间的差异，提高涂层与基材的附着力；(2)改善耐水性和耐化学品性能：硅烷偶联剂可以增强涂层的水解稳定性，提高涂层的耐水性和耐化学品性能；(3)提高填料分散性：在含有填料的涂料中，硅烷偶联剂可以改善填料的分散性，增强涂层的机械性能。附着力促进剂：(1)增强附着力：附着力促进剂可以改善涂层与基材之间的界面相互作用，从而增强附着力，尤其是对于难以粘接的基材；(2)改善耐久性：通过增强附着力，附着力促进剂还可以提高涂层的耐久性，减少涂层的开裂、剥落等现象；(3)提高施工性能：附着力促进剂还可以改善涂料的流平性和干燥速度，提高施工性能。聚乙烯蜡：(1)改善流平性：聚乙烯蜡具有优良的滑爽性，可以减少涂料在施工过程中的摩擦，使涂料更容易流平；(2)提高耐磨性：聚乙烯蜡可以增强涂层的耐磨性，提高涂层对物理磨损的抵抗能力；(3)增强防粘性：聚乙烯蜡可以提供一定的防粘性，防止涂层之间的粘连，尤其是在高温或高湿环境下。

14、作为优选，所述硅烷偶联剂、附着力促进剂、聚乙烯蜡的重量比为1:(1～2):(0.5～1)。

15、作为优选，所述填料包括消光粉、抗刮蜡粉中的一种或两种。

16、第二方面，本发明提供了一种用于金属罐的紫外光固化隔热透明漆，包含所述的组合物。

17、第三方面，本发明提供了一种制备所述的紫外光固化隔热透明漆的方法，包括以下步骤：

18、(1)将脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、丙烯酸异冰片酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯混合搅拌，得到树脂混合液；

19、(2)将改性二氧化硅气凝胶颗粒、光引发剂、助剂、填料加入至所述树脂混合液中，混合搅拌，制得所述用于金属罐的紫外光固化隔热透明漆。

20、本技术具有以下有益效果：

21、(1)快速固化：本发明中的紫外光固化隔热透明漆，固化速度快，大大提高了生产效率，与现有的溶剂型涂料相比，固化时间从几个小时缩短到几分钟，大大提高了生产效率；

22、(2)环保：本发明中的紫外光固化隔热透明漆在固化过程中无有机溶剂排放，符合环保要求，相比现有的溶剂型涂料，减少了有机溶剂的排放，降低了对环境的污染；

23、(3)有效隔热：本发明中的紫外光固化隔热透明漆具有隔热功能，可以有效解决金属罐在高温下的爆炸风险，相比现有的涂料，提供了更有效的安全保障；

24、(4)节省能源：本发明中的紫外光固化隔热透明漆无需传统燃气烘房，节省了能源消耗，相比现有的溶剂型涂料，大大降低了能源消耗。