本发明涉及涂料技术领域，特别是涉及一种水性uv涂料及其制备方法。
背景技术：
uv涂料也称紫外光(ultra-violetray)固化涂料，主要是通过紫外灯照射使涂料固化成膜，工业用的紫外波长以200nm-450nm为其应用范围，uv涂料可通过滚涂、淋涂、喷涂等方法涂布。
现有技术的uv涂料以油性uv涂料为主，油性uv涂料以有机溶剂为媒介存在对人皮肤和器官的伤害，虽然油性uv涂料的voc较低，但对环境仍然不友好，而且油性uv涂料的耐老化程度差。
因此，针对现有技术情况，提供一种水性uv涂料及其制备方法以克服现有技术不足甚为必要。
技术实现要素：
本发明的其中目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种水性uv涂料，该水性uv涂料以水为媒介从而避免使用有机溶剂，能避免对人皮肤、器官的伤害及voc的排放，同时更耐老化。
本发明的上述目的通过如下技术手段实现。
提供一种水性uv涂料，原料成分含有水性聚氨酯分散体乳液、润湿剂、有机硅消泡剂、有机硅流平剂、光引化剂、水和聚氨酯触变剂。
以质量百分比计，
水性聚氨酯分散体乳液：55％～85％
润湿剂：0.5％～4％
有机硅消泡剂：0.2％～2％
有机硅流平剂：0.3％～2％
光引化剂：0.5％～4％；
聚氨酯触变剂：0.2％～2％；
水：5％～40％。
以质量百分比计，
水性聚氨酯分散体乳液：60％～80％
润湿剂：1％～3％
有机硅消泡剂：0.5％～1％
有机硅流平剂：0.5％～1％
光引化剂：1％～3％；
聚氨酯触变剂：0.5％～1％；
去离子水：11％～37.5％。
以质量百分比计，
水性聚氨酯分散体乳液：76.5％
润湿剂：2.1％
有机硅消泡剂：0.78％
有机硅流平：0.86％
光引化剂：2.1％；
聚氨酯触变剂：0.8％；
去离子水：15％。
优选的，上述润湿剂为炔二醇。
优选的，上述润湿剂还为含有异构脂肪醇聚氧乙烯醚和油酰基甲基牛磺酸钠。
以质量百分比计，润湿剂的炔二醇为54％、异构脂肪醇聚氧乙烯醚为18％和油酰基甲基牛磺酸钠为28％。
优选的，上述原料成分还含有性能提高剂，
以质量百分比计，
水性聚氨酯分散体乳液：60％～80％；
润湿剂：1％～3％；
有机硅消泡剂：0.5％～1％；
有机硅流平剂：0.5％～1％；
光引化剂：1％～3％；
聚氨酯触变剂：0.5％～1％；
去离子水：11％～37.5％；
性能提高剂：1％～10％；
优选的，上述性能提高剂为二氧化钛、二硼化钛、炔二醇和氟化钙。
以质量百分比计，
水性聚氨酯分散体乳液：76.5％
润湿剂：2.1％
有机硅消泡剂：0.78％
有机硅流平：0.86％
光引化剂：2.1％；
聚氨酯触变剂：0.8％；
水：12％。
性能提高剂：3％；
以质量百分比计，性能提高剂的二氧化钛为32％、二硼化钛为18％、炔二醇为26％和氟化钙为24％。
本发明的另一目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种水性uv涂料制备方法，该水性uv涂料制备方法采用水为媒介能避免voc的排放。
本发明的上述目的通过如下技术手段实现。
提供一种水性uv涂料制备方法，水性uv涂料的原料成分如上述的水性uv涂料。
步骤包括有：
步骤一、在反应器中加入水性聚氨酯分散体乳液，然后控制温度20℃～40℃下，在搅拌速度为300rpm/min～1200rpm/min，搅拌5min～60min；
步骤二、在温度20℃～40℃下，将润湿剂、消泡剂、流平剂、性能提高剂和光引化剂加入反应器，在搅拌速度为300rpm/min～1200rpm/min，搅拌10min～30min；
步骤三、在温度20℃～40℃下，将水和触变剂加入反应器，在搅拌速度为400rpm/min～500rpm/min，搅拌5min～60min即可得到水性uv涂料。
优选的，上述步骤一具体为在反应器中加入水性聚氨酯分散体乳液，然后控制温度30℃～32℃下，在搅拌速度为800rpm/min，搅拌10min～20min；
优选的，上述步骤二具体为在温度30℃～32℃下，将润湿剂加入反应后，在搅拌速度为1000rpm/min下，搅拌5min；再将消泡剂、流平剂、性能提高剂和光引化剂加入反应器，在搅拌速度为500rpm/min下，搅拌10min；
优选的，上述步骤三具体为在温度30℃～32℃下，将水和触变剂加入反应器，搅拌速度为450rpm/min，搅拌10min～15min即可得到水性uv涂料。
本发明的水性uv涂料及其制备方法，原料成分含有水性聚氨酯分散体乳液、润湿剂、有机硅消泡剂、有机硅流平剂、光引化剂、水和聚氨酯触变剂。本发明的水性uv以水为媒介从而避免使用有机溶剂，能避免对人皮肤、器官的伤害及voc的排放。同时本发明的水性uv涂料能更加耐老化。而且本发明采用水性聚氨酯分散体作为主要原料,与传统油性uv使用丙烯酸和环氧树脂相比,本发明的uv涂料在韧性、光泽、耐水煮的指标更好。且本发明水性uv涂料的原料仅使用水作为溶剂和其他几种助剂，在制备过程中操作简单，从而能提高生产效率。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
实施例1。
一种水性uv涂料，原料成分含有水性聚氨酯分散体乳液、润湿剂、有机硅消泡剂、有机硅流平剂、光引化剂、水和聚氨酯触变剂。
以质量百分比计，
水性聚氨酯分散体乳液：55％～85％
润湿剂：0.5％～4％
有机硅消泡剂：0.2％～2％
有机硅流平剂：0.3％～2％
光引化剂：0.5％～4％；
聚氨酯触变剂：0.2％～2％；
去离子水：5％～40％。
其中润湿剂为炔二醇，而且润湿剂还为含有异构脂肪醇聚氧乙烯醚和油酰基甲基牛磺酸钠。以质量百分比计，润湿剂的炔二醇为54％、异构脂肪醇聚氧乙烯醚为18％和油酰基甲基牛磺酸钠为28％。
炔二醇、异构脂肪醇聚氧乙烯醚和油酰基甲基牛磺酸钠中的多个基团的协同作用能显著降低水性聚氨酯分散体乳液与基材表面水界面张力。与仅用炔二醇作为润湿剂相比，本发明的炔二醇、异构脂肪醇聚氧乙烯醚和油酰基甲基牛磺酸钠作为润湿剂能快速在abs、pc、hips等塑胶材质表面快速润湿及铺开。因此本发明的水性uv涂料对基材的附着力大大提高。
同时因为本发明添加异构脂肪醇聚氧乙烯醚和油酰基甲基牛磺酸钠后，能显著降低水性聚氨酯分散体乳液的表面张力而提高流平剂的流平作用从而使涂料在干燥成膜过程中形成一个平整、光滑、均匀的涂膜平整、光滑、均匀的涂膜，也可以提高消泡剂的消泡作用，不利用泡沫生成。
该水性uv以水为媒介从而避免使用有机溶剂，能避免对人皮肤、器官的伤害及voc的排放。同时本发明的水性uv涂料能更加耐老化。而且本发明采用水性聚氨酯分散体作为主要原料,与传统油性uv使用丙烯酸和环氧树脂相比,本发明的uv涂料在韧性、光泽、耐水煮的指标更好。且本发明水性uv涂料的原料仅使用水作为溶剂和其他5种助剂，在制备过程中操作简单，从而能提高生产效率。
实施例2。
一种水性uv涂料，其他特征与实施例1相同，不同之处在于：以质量百分比计，
水性聚氨酯分散体乳液：60％～80％
润湿剂：1％～3％
有机硅消泡剂：0.5％～1％
有机硅流平剂：0.5％～1％
光引化剂：1％～3％；
聚氨酯触变剂：0.5％～1％；
去离子水：11％～37.5％。
该水性uv以水为媒介从而避免使用有机溶剂，能避免对人皮肤、器官的伤害及voc的排放。同时本发明的水性uv涂料能更加耐老化。而且本发明采用水性聚氨酯分散体作为主要原料,与传统油性uv使用丙烯酸和环氧树脂相比,本发明的uv涂料在韧性、光泽、耐水煮的指标更好。且本发明水性uv涂料的原料仅使用水作为溶剂和其他5种助剂，在制备过程中操作简单，从而能提高生产效率。
实施例3。
一种水性uv涂料，其他特征与实施例1相同，不同之处在于：以质量百分比计，
水性聚氨酯分散体乳液：76.5％
润湿剂：2.1％
有机硅消泡剂：0.78％
有机硅流平：0.86％
光引化剂：2.1％；
聚氨酯触变剂：0.8％；
去离子水：15％。
该水性uv以水为媒介从而避免使用有机溶剂，能避免对人皮肤、器官的伤害及voc的排放。同时本发明的水性uv涂料能更加耐老化。而且本发明采用水性聚氨酯分散体作为主要原料,与传统油性uv使用丙烯酸和环氧树脂相比,本发明的uv涂料在韧性、光泽、耐水煮的指标更好。且本发明水性uv涂料的原料仅使用水作为溶剂和其他5种助剂，在制备过程中操作简单，从而能提高生产效率。
实施例4。
一种水性uv涂料，其他特征与实施例1相同，不同之处在于：原料成分还含有性能提高剂，
以质量百分比计，
水性聚氨酯分散体乳液：60％～80％；
润湿剂：1％～3％；
有机硅消泡剂：0.5％～1％；
有机硅流平剂：0.5％～1％；
光引化剂：1％～3％；
聚氨酯触变剂：0.5％～1％；
去离子水：11％～37.5％；
性能提高剂：1％～10％；
其中性能提高剂为二氧化钛、二硼化钛、炔二醇和氟化钙。
本实施例的原料增加了性能提高剂，通过二氧化钛、二硼化钛、炔二醇和氟化钙四个组成配合能大大提高光泽和耐水煮指标，与本发明未加入性能提高剂水性uv涂料的光泽度能提高7％。且光泽度最高可达至88。
实施例5。
一种水性uv涂料制备方法，水性uv涂料的原料成分如实施例4至5的水性uv涂料。步骤包括有：
步骤一、在反应器中加入水性聚氨酯分散体乳液，然后控制温度20℃～40℃下，在搅拌速度为300rpm/min～1200rpm/min，搅拌5min～60min；
步骤二、在温度20℃～40℃下，将润湿剂、消泡剂、流平剂、性能提高剂和光引化剂加入反应器，在搅拌速度为300rpm/min～1200rpm/min，搅拌10min～30min；
步骤三、在温度20℃～40℃下，将水和触变剂加入反应器，在搅拌速度为400rpm/min～500rpm/min，搅拌5min～60min即可得到水性uv涂料。
该水性uv以水为媒介从而避免使用有机溶剂，能避免对人皮肤、器官的伤害及voc的排放。同时本发明的水性uv涂料能更加耐老化。而且本发明采用水性聚氨酯分散体作为主要原料,与传统油性uv使用丙烯酸和环氧树脂相比,本发明的uv涂料在韧性、光泽、耐水煮的指标更好。且本发明水性uv涂料的原料仅使用水作为溶剂和其他6种助剂，在制备过程中操作简单，从而能提高生产效率。
实施例6。
一种水性uv涂料制备方法，水性uv涂料的原料成分如实施例4至5的水性uv涂料。步骤包括有：
步骤一、在反应器中加入水性聚氨酯分散体乳液，然后控制温度30℃～32℃下，在搅拌速度为800rpm/min，搅拌10min～20min；
步骤二、在温度30℃～32℃下，将润湿剂加入反应后，在搅拌速度为1000rpm/min下，搅拌5min；再将消泡剂、流平剂、性能提高剂和光引化剂加入反应器，在搅拌速度为500rpm/min下，搅拌10min；
步骤三、在温度30℃～32℃下，将水和触变剂加入反应器，搅拌速度为450rpm/min，搅拌10min～15min即可得到水性uv涂料。
与实施例6相比，本实施例的步骤二先在高速搅拌下先将润湿剂加入至反应器，再在中速搅拌下将消泡剂、流平剂、性能提高剂和光引化剂加入反应器，能使物料混合均匀且减少搅拌时间。
实施例7。
一种水性uv涂料制备方法，以质量百分比计，其中水性uv涂料的原料如下
水性聚氨酯分散体乳液：85％
润湿剂：0.5％
有机硅消泡剂：0.2％
有机硅流平：0.3％
光引化剂：0.5％；
聚氨酯触变剂：0.2％；
性能提高剂：3％；
去离子水：余量。
步骤包括有：
步骤一、在反应器中加入水性聚氨酯分散体乳液，然后控制温度30℃～32℃下，在搅拌速度为800rpm/min，搅拌10min～20min；
步骤二、在温度30℃～32℃下，将润湿剂加入反应后，在搅拌速度为1000rpm/min下，搅拌5min；再将消泡剂、流平剂、性能提高剂和光引化剂加入反应器，在搅拌速度为500rpm/min下，搅拌10min；
步骤三、在温度30℃～32℃下，将水和触变剂加入反应器，搅拌速度为450rpm/min，搅拌10min～15min即可得到水性uv涂料。
该水性uv涂料制备方法得到的水性uv涂料的附着力等级为5b,流平性测试为10秒,且光泽度为83,大大于优于传统的油性uv涂料。
实施例8。
一种水性uv涂料制备方法，以质量百分比计，其中水性uv涂料的原料如下
水性聚氨酯分散体乳液：55％；
润湿剂：0.5％
有机硅消泡剂：2％；
有机硅流平：2％；
光引化剂：4％；
聚氨酯触变剂：2％；
性能提高剂：10％；
去离子水：余量。
步骤包括有：
步骤一、在反应器中加入水性聚氨酯分散体乳液，然后控制温度30℃～32℃下，在搅拌速度为800rpm/min，搅拌10min～20min；
步骤二、在温度30℃～32℃下，将润湿剂加入反应后，在搅拌速度为1000rpm/min下，搅拌5min；再将消泡剂、流平剂、性能提高剂和光引化剂加入反应器，在搅拌速度为500rpm/min下，搅拌10min；
步骤三、在温度30℃～32℃下，将水和触变剂加入反应器，搅拌速度为450rpm/min，搅拌10min～15min即可得到水性uv涂料。
该水性uv涂料制备方法得到的水性uv涂料的附着力等级为5b,流平性测试为11秒,且光泽度为84,大大于优于传统的油性uv涂料。
实施例9。
一种水性uv涂料制备方法，以质量百分比计，其中水性uv涂料的原料如下
水性聚氨酯分散体乳液：60％；
润湿剂：1％
有机硅消泡剂：0.5％；
有机硅流平：0.5％；
光引化剂：1％；
聚氨酯触变剂：0.5％；
性能提高剂：3％；
去离子水：余量。
步骤包括有：
步骤一、在反应器中加入水性聚氨酯分散体乳液，然后控制温度30℃～32℃下，在搅拌速度为800rpm/min，搅拌10min～20min；
步骤二、在温度30℃～32℃下，将润湿剂加入反应后，在搅拌速度为1000rpm/min下，搅拌5min；再将消泡剂、流平剂、性能提高剂和光引化剂加入反应器，在搅拌速度为500rpm/min下，搅拌10min；
步骤三、在温度30℃～32℃下，将水和触变剂加入反应器，搅拌速度为450rpm/min，搅拌10min～15min即可得到水性uv涂料。
该水性uv涂料制备方法得到的水性uv涂料的附着力等级为5b,流平性测试为8秒,且光泽度为84,大大于优于传统的油性uv涂料。
实施例10。
一种水性uv涂料制备方法，以质量百分比计，其中水性uv涂料的原料如下
水性聚氨酯分散体乳液：80％；
润湿剂：3％；
有机硅消泡剂：1％；
有机硅流平：1％；
光引化剂：3％；
聚氨酯触变剂：1％；
性能提高剂：7％；
去离子水：余量。
步骤一、在反应器中加入水性聚氨酯分散体乳液，然后控制温度30℃～32℃下，在搅拌速度为800rpm/min，搅拌10min～20min；
步骤二、在温度30℃～32℃下，将润湿剂加入反应后，在搅拌速度为1000rpm/min下，搅拌5min；再将消泡剂、流平剂、性能提高剂和光引化剂加入反应器，在搅拌速度为500rpm/min下，搅拌10min；
步骤三、在温度30℃～32℃下，将水和触变剂加入反应器，搅拌速度为450rpm/min，搅拌10min～15min即可得到水性uv涂料。
该水性uv涂料制备方法得到的水性uv涂料的附着力等级为5b,流平性测试为5秒,且光泽度为79,大大于优于传统的油性uv涂料。
实施例11。
一种水性uv涂料制备方法，以质量百分比计，其中水性uv涂料的原料如下
水性聚氨酯分散体乳液：67％；
润湿剂：2.8％；
有机硅消泡剂：0.9％；
有机硅流平：1％；
光引化剂：2.5％；
聚氨酯触变剂：2.9％；
性能提高剂：4％；
去离子水：余量。
步骤包括有：
步骤一、在反应器中加入水性聚氨酯分散体乳液，然后控制温度30℃～32℃下，在搅拌速度为800rpm/min，搅拌10min～20min；
步骤二、在温度30℃～32℃下，将润湿剂加入反应后，在搅拌速度为1000rpm/min下，搅拌5min；再将消泡剂、流平剂、性能提高剂和光引化剂加入反应器，在搅拌速度为500rpm/min下，搅拌10min；
步骤三、在温度30℃～32℃下，将水和触变剂加入反应器，搅拌速度为450rpm/min，搅拌10min～15min即可得到水性uv涂料。
该水性uv涂料制备方法得到的水性uv涂料的附着力等级为5b,流平性测试为3秒,且光泽度为80,大大于优于传统的油性uv涂料。
实施例12。
一种水性uv涂料制备方法，以质量百分比计，其中水性uv涂料的原料如下
水性聚氨酯分散体乳液：76.5％
润湿剂：2.1％
有机硅消泡剂：0.78％
有机硅流平：0.86％
光引化剂：2.1％；
聚氨酯触变剂：0.8％；
性能提高剂：3％；
去离子水：余量。
步骤包括有：
步骤一、在反应器中加入水性聚氨酯分散体乳液，然后控制温度30℃～32℃下，在搅拌速度为800rpm/min，搅拌10min～20min；
步骤二、在温度30℃～32℃下，将润湿剂加入反应后，在搅拌速度为1000rpm/min下，搅拌5min；再将消泡剂、流平剂、性能提高剂和光引化剂加入反应器，在搅拌速度为500rpm/min下，搅拌10min；
步骤三、在温度30℃～32℃下，将水和触变剂加入反应器，搅拌速度为450rpm/min，搅拌10min～15min即可得到水性uv涂料。
该水性uv涂料制备方法得到的水性uv涂料的附着力等级为5b,流平性测试为8秒,且光泽度为88,大大于优于传统的油性uv涂料。
实施例13。
一种水性uv涂料制备方法，以质量百分比计，其中水性uv涂料的原料如下
水性聚氨酯分散体乳液：76.5％
润湿剂：2.1％
有机硅消泡剂：0.78％
有机硅流平：0.86％
光引化剂：2.1％；
聚氨酯触变剂：0.8％；
去离子水：余量。
步骤包括有：
步骤一、在反应器中加入水性聚氨酯分散体乳液，然后控制温度30℃～32℃下，在搅拌速度为800rpm/min，搅拌10min～20min；
步骤二、在温度30℃～32℃下，将润湿剂加入反应后，在搅拌速度为1000rpm/min下，搅拌5min；再将消泡剂、流平剂和光引化剂加入反应器，在搅拌速度为500rpm/min下，搅拌10min；
步骤三、在温度30℃～32℃下，将水和触变剂加入反应器，搅拌速度为450rpm/min，搅拌10min～15min即可得到水性uv涂料。
该水性uv涂料制备方法得到的水性uv涂料的附着力等级为5b,流平性测试为12秒,且光泽度为75,与实施例7至13相比,本实施例的光泽度稍低,因为没有加入性能提高剂,但总体性能也是大大于优于传统的油性uv涂料。
实施例14。
基于本发明的一种水性uv涂料、与油性uv涂料和对比例的水性uv涂料的性能测试，如下表所示。
从上表可以得到本发明的水性uv涂料的附着力测试和流平性测试的效果均优于对比例的水性uv涂料和油性uv涂料。其中对比例的水性uv涂料与实施例7至13相比，仅是润湿剂的成分不同，当增加异构脂肪醇聚氧乙烯醚和油酰基甲基牛磺酸钠后附着力和流平性均明显提高。而现有技术的油性uv涂料的附着力和流平性明显差于本发明的水性uv涂料。
本实施例的附着力测试具体操作方法如下：先用锋利刀片(刀锋角度为15°～30°，在涂料样本表面划10×10个1mm×1mm小网格，每一条划线应深及涂料底层；用毛刷将测试区域的碎片刷干净；用粘附力g/cm2350～400g/cm2的胶带牢牢粘住被测试小网格，并用橡皮擦用力擦拭胶带；在垂直方向迅速扯下胶纸。在同一位置进行2次相同试验。
等级划分标准：5b：划线边缘光滑，在划线的边缘及交叉点处均无油漆脱落；4b：在划线的交叉点处有小片的油漆脱落，且脱落总面积小于5％；3b：在划线的边缘及交叉点处有小片的油漆脱落，且脱落总面积在5％～15％之间；2b:在划线的边缘及交叉点处有成片的油漆脱落，且脱落总面积在15％～35％之间；1b:在划线的边缘及交叉点处有成片的油漆脱落，且脱落总面积在35％～65％之间；0b：在划线的边缘及交叉点处有成片的油漆脱落，且脱落总面积大于65％。
流平性等级刷涂法具体操作方法如下：在恒温恒湿条件下，用漆刷在马口铁版上制备涂料样品，刷涂时间小于3分钟，然后在制备的样版中部纵向地由一边到另外一边涂刷一道，自刷子离开样版的同时，测定刷子刷过的痕迹到形成完整平滑表面所需要的时间。
对比例的水性uv涂料制备以质量百分比计，其中水性uv涂料的原料如下：水性聚氨酯分散体乳液：76.5％；炔二醇润湿剂：2.1％；有机硅消泡剂：0.78％；有机硅流平：0.86％；光引化剂：2.1％；聚氨酯触变剂：0.8％；去离子水：余量。其中制备步骤与实施例7至13类似。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
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