UV固化涂料组合物、涂覆方法和经其涂覆的基底技术领域
本发明涉及具有抗指纹性、高钢丝绒性高硬度的UV固化涂料组合物，具体而言涉
及包含高官能度UV固化聚氨酯丙烯酸酯的UV固化涂料组合物。本发明还涉及用所述UV固化
涂料组合物涂覆基底的方法以及用其涂覆的基底。
背景技术
紫外固化涂料与传统涂料相比在物化性能和装饰性能方面具有更好的优势，并因
此广泛应用于聚甲基丙烯酸酯(PMMA)/聚碳酸酯(PC)/聚对苯二甲酸乙二酯(PET)基材上，
旨在赋予此类基材抗指纹性、高钢丝绒性及高硬度特性。现有的紫外固化涂料在钢丝绒上
表现稍差，主要表现在钢丝绒测试前后，水滴角度差异大。因此，对具有改进的抗指纹性、高
钢丝绒性高硬度的UV固化涂料组合物存在需求。
发明内容
本发明提供一种UV固化涂料组合物，其包含官能度大于或等于6的UV固化聚氨酯
丙烯酸酯。
本发明还提供一种在基底上形成涂层的方法，包括将UV固化涂料组合物涂覆在至
少部分基底上，其中所述UV固化涂料组合物包含官能度大于或等于6的UV固化聚氨酯丙烯
酸酯。
本发明还提供一种经涂覆的基底，其包括基底和涂覆在所述基底的至少一部分上
的UV固化涂料组合物，其中所述UV固化涂料组合物包含官能度大于或等于6的UV固化聚氨
酯丙烯酸酯。
具体实施方式
除了实施例中的或另外明确说明的，应当认为说明书和权利要求书中使用的所有
代表成分的数量、反应条件等的数值在所有情况下均可按照术语“约”进行变化。因此，除非
有相反的说明，否则以下的说明书和权利要求书中所列出的数值参数均为近似值，可以按
照本发明想要获得的性能而变化。起码，而不是为了限制相当于权利要求范围的这一原则
的实施，每个数值参数至少应当按照有效数字来解释并运用普通的舍入法。
尽管列出本发明宽范围的数值范围和参数是近似值，但具体实施例中列出的数值
记录得尽可能准确。但是，任何一个数值本来就具有一定的误差。该误差是其相应的测量方
法中得出的标准偏差的必然结果。
而且，应理解的是，本文中引述的任何数值范围都意图包括其中涵盖的所有子范
围。例如，“1到10”的范围意图包括所有所引述的最小值1和所引述的最大值10之间的所有
子范围(并包括端点值)，也就是说，最小值等于或大于1且最大值等于或小于10。
如本说明书和所附权利要求书中所使用的，冠词“一个”、“一种”和“该”包括多个
指代对象，除非明确无误地限制为一个指代对象。
本发明旨在提供一种具有抗指纹性、高钢丝绒性及高硬度的涂料组合物，该涂料
组合物是UV可固化的。UV固化具有固化时间短、应用设备简单、能量利用率高和不影响环境
等优势，因此被广泛应用于涂料、油墨、交联剂、结构材料的快速固化，尤其适用于电子消费
产品的表面涂层。
根据本发明的UV固化涂料组合物包含高官能度UV固化聚氨酯丙烯酸酯。聚氨酯丙
烯酸酯通常由多异氰酸酯、多元醇和丙烯酸羟基酯反应制得。由于其分子结构中含有氨基
甲酸酯和丙烯酸酯官能团，因此固化后的涂层兼具聚氨酯的高耐擦伤性、柔韧性、高撕裂强
度和低温性能以及聚丙烯酸酯优良的光学性能和耐候性。可用于本发明中的聚氨酯丙烯酸
酯可以是脂肪族聚氨酯丙烯酸低聚物和芳香族聚氨酯丙烯酸酯低聚物。脂肪族聚氨酯丙烯
酸酯是优选的，原因在于其具有优异的柔韧性和光稳定性，不易黄变。
可用于本发明中脂肪族聚氨酯丙烯酸酯优选具有约800-4000的数均分子量。数均
分子量是通过凝胶渗透色谱法采用适当的标准物，例如聚苯乙烯标准物测定的。
进一步地，可用于本发明中的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯优选具有大于或等于6的官
能度。采用此类高官能度聚氨酯丙烯酸酯所形成的涂层在硬度、钢丝绒、物性上表现优良，
具有耐磨性高，钢丝绒后水接触角变化小的优势。
例如，可用于本发明中的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯可选自六官能度脂肪族聚氨酯丙
烯酸酯、七官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、八官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、九官能度脂肪
族聚氨酯丙烯酸酯、十官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸酯和其任意组合。
例如，可用于本发明中的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯可包括六官能度脂肪族聚氨酯丙
烯酸酯、十官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸酯，或其混合物。优选地，根据本发明的UV固化涂料
组合物包含基于所述UV固化涂料组合物的重量计，约5-50wt％的六官能度脂肪族聚氨酯丙
烯酸酯和约5-50wt％的十官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸酯。
所述六官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸酯可由异佛尔酮二异氰酸酯单体和季戊四醇
三丙烯酸酯制备得到。所述十官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸酯可由异佛尔酮二异氰酸酯单体
制备而成。
很多商业可得的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯可用于本发明中。例如，可用于本发明的
此类脂肪族聚氨酯丙烯酸酯的实例包括但不限于：来五行的W4560、来自立大的U-0672-
100、来自DSM的2421、来自长兴的6195-100、来自三井的RA4800M、来自立华的U-0930，等。
根据本发明的UV固化涂料组合物还包含基于该涂料组合物的重量计约1-3wt％的
光引发剂。对所使用的光引发剂并没有特别限定，只要其能够经光照射后发生裂解而产生
自由基，从而引发光聚合反应。可用的光引发剂包括但不限于苯偶姻衍生物、苯偶酰缩酮衍
生物、二烷氧基苯乙酮、α-羟烷基苯酮、α-胺烷基苯酮、酰基膦氢化物、酯化肟酮化合物、芳
基过氧酯化合物、卤代甲基芳酮、有机含硫化合物、苯甲酰甲酸酯等。根据需要，可以选择两
种或超过两种的光引发剂。
很多商业可得的光引发剂可用于本发明中。例如，可用于本发明的光引发剂的实
例包括但不限于：来自台湾双键的DBC184/TPO/BP/200、来自Ciba的184/TPO/BP/MBF，以及
它们的任意组合。
根据本发明的UV固化涂料组合物还包含有机溶剂。对所用的溶剂并没有特别限
制，可为本领域技术人员已知的任何有机溶剂，其包括但不限于脂族或芳族烃，如Solvesso
100TM、甲苯或二甲苯，醇类，如丁醇或异丙醇，酯类，如乙酸乙酯、乙酸丁酯或醋酸异丁酯，酮
类，如丙酮、甲基异丁基酮或丁酮，酶、醚醇或醚酯，如3-乙氧基丙酸乙酯，或上述的任意混
合物。优选乙酸丁酯和/或醋酸异丁酯和/或丁酮。所述溶剂的用量通常占所述第二涂料组
合物的10-50wt％。
根据本发明的UV固化涂料组合物还包含一种或多种其他添加剂，其包括但不限于
防污助剂、分散剂、流平剂、抗氧化剂、消泡剂、流变助剂等。这些添加剂的类型是本领域技
术人员熟知的，而且其用量是本领域技术人员根据实际需求容易确定的。
优选地，根据本发明的UV固化涂料组合物包括基于该涂料组合物的重量计约0.1-
3wt％的含氟丙烯酸型防污剂，其与所用的高官能UV固化聚氨酯丙烯酸酯配合使用，增强所
得涂层的防指纹性、耐磨性。此类防污剂的例子包括但不限于来自信越的KY-1203。
根据本发明的UV固化涂料组合物可通过本领域已知的任何技术施用于基底的至
少一部分，其包括例如喷涂、辊涂、淋涂、浸泡/浸渍、刷涂或流涂方法。然后，对所形成的涂
膜施加UV固化，例如可通过下述步骤实现：在60-80℃烘烤约5-10min，使溶剂挥发，然后在
UV能量为400-1600mJ/cm2，光强在80-300mW/cm2的照射强度下进行UV辐照。涂层膜厚通常在
5-10μm的范围内。
根据本发明的UV固化涂料组合物可涂覆于任何基底。所述基底可包括但不限于瓷
砖、木材、皮革、石材、玻璃、合金、纸张、塑料、纤维、棉织品等，优选为塑料基底。所述塑料基
底，尤其指电子产品的电子显示器，诸如车载显示屏、手机PET保护膜及电脑显示屏等。所述
塑料基材可以下述材料形成：聚甲基丙烯酸酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)和聚对苯二甲酸乙二
酯(PET)。
实施例
提供下述实施例进一步阐述本发明，但不应认为其将本发明限制在实施例所述的
细节。除另外说明之外，下述实施例以及通篇说明书中所有的份数和百分数均以重量计。
制备实施例
将下表1中所列的组分按照表中所列的量制备根据本发明的UV固化涂料组合物
表1.UV固化涂料组合物的配制
1六官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸酯，五行的W4560
2十官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸酯，立大的U-0672-100
3溶剂：乙酸丁酯和醋酸异丁酯混合物
4Irgacure 184，台湾双键
5KY1203，信越
涂层制备过程
将涂料组合物加入稀释剂(按一定比例混合的醋酸乙酯/异丙醇/乙二醇丁醚)稀
释，使得稀释后的涂料组合物粘度为7.5-8.5s，其中粘度是通过WITH IWATA 2#CUP测定的。
然后将经稀释的各涂料组合物采用喷涂、淋涂、滚涂、浸涂方法中的任一种涂覆于PMMA/PC/
PET底材上，并在60-80℃烘烤5-10min，以去除溶剂。然后通过UV光照射(UV能量400-
1600mJ/cm2，光强80-300mW/cm2)，使光引发剂裂解产生活性自由基，从而引发树脂中所含的
单体与树脂聚合，形成三维立体交联网络而成膜。
然后对涂覆有本发明的UV固化涂料组合物的基底进行如下性能测试。结果示于下
表2中。
测试项目
1.铅笔硬度
铅笔要求：选三菱4H铅笔及1000#砂纸，使铅笔的笔头与砂纸平面呈90度直角，将
铅笔头磨成圆柱形。
试验方法：将铅笔安装在铅笔硬度测试机上，调节平衡，加负重1Kg，以45±1°角，
在传感器指纹感应面的不同位置，划出3条5-10mm长的线条，然后用橡皮擦擦去铅笔划痕。
备注：每划完一次，需要将铅笔旋转90度，避开铅笔笔头磨损区域，否则测试结果
无效。
2.耐擦伤性
使用BONSTAR 0000#钢丝绒，承重1000g，钢丝棉面积20mm*20mm，以60循环/分钟的
速度进行，摩擦行程在35-40mm，在样本的盖板镀膜表面连续磨擦2000圈。要求钢丝绒后接
触角>90。
3.固化膜附着(粘附)性
用NT刀在试样表面划6x6刻线(25个1mm2方格，划线应深及基底)，保持测试表面尽
可能平整(保持刀刃锋利)。若试样太小没有足够的空间划格，则划45度交叉格。将Nichiban
胶带(No.405)、Scotch胶带(No.610)或同类型其它胶带(18mm宽，胶带粘性应当大于等于
5.3N/18mm宽)粘贴至试样表面，并用橡皮将胶带压实，使胶带与测试表面充分接触，静置3
分钟。沿90度方向迅速撕下胶带，目测检验测试表面，参照ISO标准评级。
ISO标准评级
0级：5B
切口的边缘完全光滑，格子边缘没有任何剥离。
1级：4B
在切口相交处有小片剥离，划格区内实际破损小于等于5％。
2级：3B
切口的边缘或相交处有剥离，其面积在5％-15％。
3级：2B
沿切口边缘有部分剥离或整大片剥离，或部分格子被整片剥离，剥离的面积在
15％-35％。
4级：1B
切口边缘大于剥离或一些方格部分或全部剥落，其面积在35％-65％。
5级：0B
在划线边缘及交叉处有成片的油漆脱落，且脱落总面漆大于65％。要求测试结果
在4B或4B以上。
4.水接触角
利用商购接触角仪测试，要求初始接触角>105。
5.透光率测试
测试步骤参照WI-SOP-164《光学透过率测量仪》进行。要求透明料透光率≥90度。
表2.性能测试结果
实施例1
实施例2
实施例3
|
铅笔硬度
4H
4H
4H
耐擦伤性
93.1
95.1
95.8
固化膜附着性
4B
4B
4B
水接触角
108.9
109.8
109.9
透光率测试
91.3
91.3
91.4
尽管已解释和描述了本发明的特定方面，对本领域技术人员来说很明显的是可做
出多种其它改变和修饰而不会背离本发明的精神和范围。因此所附权利要求意图涵盖落入
本发明范围内的所有这些改变和修饰。