一种金属罐紫外光固化外边缝涂料及制备方法
阅读说明：本技术 一种金属罐紫外光固化外边缝涂料及制备方法 (Ultraviolet-curing outer seam coating for metal can and preparation method thereof ) 是由 赵炯 于 2021-07-20 设计创作，主要内容包括：本发明属于涂料技术领域,具体涉及一种金属罐紫外光固化外边缝涂料及其制备方法。本发明的金属罐紫外光固化外边缝涂料,以重量份计包括如下组分：双官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂30-40份,三官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂10-25份,丙烯酸异冰片酯20-25份,1,6-己二醇二丙烯酸酯20-30份,二氧化硅0.1-0.2份,碳化硅0.1-0.2份,光引发剂5-9份,助剂2.5-5份。本发明的金属罐紫外光固化外边缝补涂涂料形成的固化膜与油墨、光油与素铁具有优异的附着力,较好耐化学性能,较好的耐冲击性能。(The invention belongs to the technical field of coatings, and particularly relates to an ultraviolet-cured coating for an outer seam of a metal can and a preparation method thereof. The ultraviolet-curing outer seam coating for the metal can comprises the following components in parts by weight: 30-40 parts of bifunctional aliphatic polyurethane acrylic resin, 10-25 parts of trifunctional aliphatic polyurethane acrylic resin, 20-25 parts of isobornyl acrylate, 20-30 parts of 1, 6-hexanediol diacrylate, 0.1-0.2 part of silicon dioxide, 0.1-0.2 part of silicon carbide, 5-9 parts of photoinitiator and 2.5-5 parts of auxiliary agent. The curing film formed by the ultraviolet curing outside seam repair coating of the metal can has excellent adhesive force with printing ink, gloss oil and plain iron, and has better chemical resistance and impact resistance.)
技术领域
本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种金属罐紫外光固化外边缝补涂涂料及制备方法。
背景技术
金属包装容器具有灵活多变性，可制成各种形状来满足不同产品的包装需求，加之金属印刷具有色彩鲜艳、层次丰富、视觉效果良好等优点，金属包装容器通过精美的造型设计，就可以实现产品独特的造型以及精美的印刷效果，不但提高了商品的耐久性和可保持性，也满足了人们对于包装容器印刷品艺术方面的要求。目前金属包装已成为中国包装工业的重要组成部分，其产值约占中国包装工业总产值的10％，被广泛应用于食品包装、医药品包装、日用品包装、仪器仪表包装、工业品包装等领域。
金属承印物在涂布印刷完毕以后，制罐时为防止焊接处生锈，需在焊接处涂布边缝涂料以满足客户货架期需求。目前用于金属罐外边缝补涂涂料以传统热固化工艺为主，生产能耗高、时间相对较长，占地面积大，同时生产过程中有大量溶剂挥发污染环境。而紫外光固化(UV)工艺能耗低，效率高，同时不产生挥发性溶剂，是一种节能、高效又环保的优秀工艺。
此外，金属罐外边缝补涂涂料需具有一定的光泽度，流平性好；货架期内不泛黄、不变色；具有足够的耐摩擦性和耐腐蚀性能；有良好的柔韧性和抗冲击性等性能。
因此，本领域亟需开发一种性能全面的紫外光固化外边缝涂料。
发明内容
针对现有技术中存在的上述不足，本发明提供一种金属罐紫外光固化外边缝涂料及制备方法。
为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种金属罐紫外光固化外边缝涂料，以重量份计包括如下组分：双官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂30-40份，三官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂10-25份，丙烯酸异冰片酯20-25份，1,6-己二醇二丙烯酸酯20-30份，二氧化硅0.1-0.2份，碳化硅0.1-0.2份，光引发剂5-9份，助剂2.5-5份。
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树脂，脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂具有优越的柔软性能，耐化学溶剂性能。此外，双官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂和三官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂的复配能大幅提高涂料与印刷面和素铁的附着力。
本发明丙烯酸异冰片酯与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。
本发明外边缝涂料中添加二氧化硅以及碳化硅能够减少涂料缺陷，显著提高涂料的耐腐蚀性以及抗划伤性。
作为优选方案，所述二氧化硅的粒度为30-150nm；更优选的，所述二氧化硅的粒度为40-60nm。
作为优选方案，所述碳化硅的粒度为30-150nm；更优选的，所述二氧化硅的粒度为40-60nm。
作为优选方案，所述光引发剂为光引发剂-TPO、光引发剂-907和光引发剂-1173三种的混合物。光引发剂TPO吸收波长范围为350-400nm，907吸收波长范围为260-320nm，1173波长吸收范围为240-260nm，三种光引发剂复合使用，能够补充单一引发剂吸收波长狭窄的缺点，涵盖了360-405的全部波长，大幅提高生产线紫外等的利用率，大幅提高了固化效率，且本发明的外边缝涂料不易泛黄。
作为优选方案，所述光引发剂-TPO、光引发剂-907和光引发剂-1173的重量比为1：(0.1～0.2)：0.2-0.5。
作为优选方案，所述助剂包括硅烷偶联剂、附着力促进剂和蜡。
作为优选方案，所述硅烷偶联剂、附着力促进剂和蜡的重量比为1-2：1-2：0.5-1；更优选的，所述所述硅烷偶联剂、附着力促进剂和蜡的重量比为1：1：0.5。
作为优选方案，所述蜡为聚乙烯蜡。
本发明还提供一种金属罐紫外光固化外边缝涂料的制备方法，包括如下步骤：
将双官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、三官能度聚氨酯丙烯酸树脂、丙烯酸异冰片酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯混合搅拌，搅拌30～40min，得到树脂混合液；
将二氧化硅、碳化硅、光引发剂和助剂加入树脂混合液中，持续搅拌至混合均匀，制得金属罐紫外光固化外边缝涂料。
作为优选方案，所述搅拌过程中温度控制在25～35℃。
本发明与现有技术相比，有益效果是：
本发明的紫外光固化外边缝涂料的粘度为20-30s(涂-4杯，125℃)，涂料成膜以后与素铁、光油、油墨均具有较好的附着力，百格法检测附着力达到1级。
本发明用紫外光固化形式替代传统的热固化涂料，且通过活性单体以及光引发剂的选择，能够大大提高固化速度，降低工艺能耗，形成的固化膜具有优异的耐磨性与柔软性，耐化学性能高，耐冲击性能优越。
本发明采用的光引发剂和低聚物所含苯系溶剂较低。固化后无气味，更加环保，满足作为食品包装对感官的要求。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述说明。
实施例1：
一种金属罐紫外光固化外边缝涂料，以重量份计包括如下组分：
双官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂35份，
三官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂15份，
丙烯酸异冰片酯20份，
1,6-己二醇二丙烯酸酯20份，
二氧化硅0.1份，所述二氧化硅的粒度为100-150nm，
碳化硅0.1份，所述二氧化硅的粒度为100-150nm，
光引发剂-TPO 1.0份，
光引发剂-907 0.2份，
光引发剂-1173 0.5份，
硅烷偶联剂2份，
附着力促进剂2份，
聚乙烯蜡0.5份。
相应地，本实施例的金属罐紫外光固化外边缝涂料的制备方法，包括以下步骤：
按上述重量比例向反应釜中加入双官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、三官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、丙烯酸异冰片酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯，在25～35℃搅拌30～40min，得到树脂混合液；
随后按比例将二氧化硅、碳化硅、光引发剂、硅烷偶联剂、附着力促进剂、聚乙烯蜡加入树脂混合液中，继续在25～35℃下搅拌至混合均匀，制得金属罐紫外光固化外边缝涂料。
实施例2：
一种金属罐紫外光固化外边缝涂料，以重量份计包括如下组分：
双官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂35份，
三官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂15份，
丙烯酸异冰片酯20份，
1,6-己二醇二丙烯酸酯20份，
二氧化硅0.1份，所述二氧化硅的粒度为40-60nm，
碳化硅0.1份，所述二氧化硅的粒度为40-60nm，
光引发剂-TPO 1.0份，
光引发剂-907 0.2份，
光引发剂-1173 0.5份，
硅烷偶联剂2份，
附着力促进剂2份，
聚乙烯蜡0.5份。
相应地，本实施例的金属罐紫外光固化外边缝涂料的制备方法，包括以下步骤：
按上述重量比例向反应釜中加入双官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、三官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、丙烯酸异冰片酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯，在25～35℃搅拌30～40min，得到树脂混合液；
随后按比例将二氧化硅、碳化硅、光引发剂、硅烷偶联剂、附着力促进剂、聚乙烯蜡加入树脂混合液中，继续在25～35℃下搅拌至混合均匀，制得金属罐紫外光固化外边缝涂料。
实施例3：
一种金属罐紫外光固化外边缝涂料，以重量份计包括如下组分：
双官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂35份，
三官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂15份，
丙烯酸异冰片酯20份，
1,6-己二醇二丙烯酸酯20份，
二氧化硅0.1份，所述二氧化硅的粒度为40-60nm，
碳化硅0.1份，所述二氧化硅的粒度为40-60nm，
光引发剂-TPO 1.0份，
光引发剂-907 0.2份，
光引发剂-1173 0.5份，
硅烷偶联剂1.0份，
附着力促进剂1.0份，
聚乙烯蜡0.5份。
相应地，本实施例的金属罐紫外光固化外边缝涂料的制备方法，包括以下步骤：
按上述重量比例向反应釜中加入双官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、三官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、丙烯酸异冰片酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯，在25～35℃搅拌30～40min，得到树脂混合液；
随后按比例将二氧化硅、碳化硅、光引发剂、硅烷偶联剂、附着力促进剂、聚乙烯蜡加入树脂混合液中，继续在25～35℃下搅拌至混合均匀，制得金属罐紫外光固化外边缝涂料。
对比例1：
一种金属罐紫外光固化外边缝涂料，以重量份计包括如下组分：
双官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂50份，
丙烯酸异冰片酯20份，
1,6-己二醇二丙烯酸酯20份，
二氧化硅0.1份，所述二氧化硅的粒度为40-60nm，
碳化硅0.1份，所述二氧化硅的粒度为40-60nm，
光引发剂-TPO 1.0份，
光引发剂-907 0.2份，
光引发剂-1173 0.5份，
硅烷偶联剂1.0份，
附着力促进剂1.0份，
聚乙烯蜡0.5份。
相应地，本实施例的金属罐紫外光固化外边缝涂料的制备方法，包括以下步骤：
按上述重量比例向反应釜中加入双官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、丙烯酸异冰片酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯，在25～35℃搅拌30～40min，得到树脂混合液；
随后按比例将二氧化硅、碳化硅、光引发剂、硅烷偶联剂、附着力促进剂、聚乙烯蜡加入树脂混合液中，继续在25～35℃下搅拌至混合均匀，制得金属罐紫外光固化外边缝涂料。
对比例2：
一种金属罐紫外光固化外边缝涂料，以重量份计包括如下组分：
双官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂35份，
三官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂15份，
丙烯酸异冰片酯40份，
二氧化硅0.1份，所述二氧化硅的粒度为40-60nm，
碳化硅0.1份，所述二氧化硅的粒度为40-60nm，
光引发剂-TPO 1.0份，
光引发剂-907 0.2份，
光引发剂-1173 0.5份，
硅烷偶联剂1.0份，
附着力促进剂1.0份，
聚乙烯蜡0.5份。
相应地，本实施例的金属罐紫外光固化外边缝涂料的制备方法，包括以下步骤：
按上述重量比例向反应釜中加入双官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、三官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、丙烯酸异冰片酯，在25～35℃搅拌30～40min，得到树脂混合液；
随后按比例将二氧化硅、碳化硅、光引发剂、硅烷偶联剂、附着力促进剂、聚乙烯蜡加入树脂混合液中，继续在25～35℃下搅拌至混合均匀，制得金属罐紫外光固化外边缝涂料。
对比例3：
一种金属罐紫外光固化外边缝涂料，以重量份计包括如下组分：
双官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂35份，
三官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂15份，
丙烯酸异冰片酯20份，
1,6-己二醇二丙烯酸酯20份，
光引发剂-TPO 1.0份，
光引发剂-907 0.2份，
光引发剂-1173 0.5份，
硅烷偶联剂1.0份，
附着力促进剂1.0份，
聚乙烯蜡0.5份。
相应地，本实施例的金属罐紫外光固化外边缝涂料的制备方法，包括以下步骤：
按上述重量比例向反应釜中加入双官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、三官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、丙烯酸异冰片酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯，在25～35℃搅拌30～40min，得到树脂混合液；
随后按比例将光引发剂、硅烷偶联剂、附着力促进剂、聚乙烯蜡加入树脂混合液中，继续在25～35℃下搅拌至混合均匀，制得金属罐紫外光固化外边缝涂料。
对比例4：
一种金属罐紫外光固化外边缝涂料，以重量份计包括如下组分：
双官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂35份，
三官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂15份，
丙烯酸异冰片酯20份，
1,6-己二醇二丙烯酸酯20份，
二氧化硅0.1份，所述二氧化硅的粒度为40-60nm，
碳化硅0.1份，所述二氧化硅的粒度为40-60nm，
光引发剂-TPO 2.0份，
硅烷偶联剂1.0份，
附着力促进剂1.0份，
聚乙烯蜡0.5份。
相应地，本实施例的金属罐紫外光固化外边缝涂料的制备方法，包括以下步骤：
按上述重量比例向反应釜中加入双官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、三官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、丙烯酸异冰片酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯，在25～35℃搅拌30～40min，得到树脂混合液；
随后按比例将二氧化硅、碳化硅、光引发剂、硅烷偶联剂、附着力促进剂、聚乙烯蜡加入树脂混合液中，继续在25～35℃下搅拌至混合均匀，制得金属罐紫外光固化外边缝涂料。
将实施例1-3和对比例1-4中的金属印刷涂料进行性能比对，检测结果如下表所示：
因此，综合考虑，本发明的紫外光固化外边缝涂料能够满足施工与产品要求，其形成的固化膜与油墨、光油与素铁具有优异的附着力，较好耐化学性能，较好的耐冲击性能。
本文中所描述的具体实施例仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。