[发明专利]用于辐射固化涂料的消光剂

说明书

发明领域

本发明涉及敷蜡二氧化硅消光剂和它们在辐射可固化体系的消光中的应用。

发明背景

正如WO97/08250所指出的，辐射可固化的，例如，紫外线(UV)可固化的，组合物用于涂敷多种表面。这些组合物提供许多优点，其中包括快速固化，优异的耐久性，耐化学性和贮存稳定性。然而，它们还导致形成较硬、光滑和有光泽的涂层。随着这些涂料更广泛地使用，越来越多的情况是优选减少这些涂层的光泽。减少光泽也已知为消光。消光的表面为成品制品提供更令人喜爱的外观，以及隐藏表面上的缺陷，尤其在木材、家具和几种其它应用中。

二氧化硅是用于使光泽面消光的添加剂的一个实例。二氧化硅消光剂既可用于溶剂型又可用于水性面漆中以减少或控制光泽。然而，具有低VOC含量的漆体系变得越来越重要，这归因于国内和国际环境和法规上的压力。实际上，在一些情况下涂层中VOC含量被降低至基本上为零，即这些涂料具有基本上100％固体含量。结果，从这些涂料制备的膜在固化过程中仅仅收缩5-15％。这一低收缩阻止常规的二氧化硅消光剂在它们的常规用量下有效消光。例如，在当膜的溶剂蒸发时膜收缩多达70％的漆体系中表现出效果的二氧化硅消光剂不能有效地使高固含量、辐射(EB、UV)固化体系消光。具体地说，UV可固化涂层的膜厚度不会减少到使二氧化硅微粒能够在膜表面上引起变形的程度。

另外，在辐射可固化的涂料中消光剂的效率受到为固化涂层所需要的时间的制约。快速固化组合物更难于使用常规物质来消光。今天许多辐射可固化漆是可获得的。大多数漆是以丙烯酸酯官能化预聚物(低聚物)和单体以及对于UV固化的情况下的光引发剂的混合物为基础。这些体系的固化时间取决于它们的组成和取决于操作环境。所以，在某些辐射可固化的组合物中的膜收缩率不足和短固化时间(零点几秒)都妨碍了消光剂的效力。

特殊技术如“双重固化”〔“dual cure”〕方法已经用于使紫外线可固化体系来消光。这些技术包括两阶段(因此为“双重”)固化方法，被设计用来促进微糙(microrough)表面的形成，这是通过改进消光剂颗粒相对于膜表面的取向或通过使表面起皱褶来实现。前者的例子是“分级强度固化(Gradient Intensity Cure)”方法，包括预凝胶固化阶段，随后是最后的表面固化阶段。这些技术的缺点是需要特别设计的设备和配方，以及非常难于控制。

减少这些涂料中的光泽的另一技术是使用较高量的消光剂。然而，高剂量的二氧化硅消光剂会增加成本和对漆性能例如固化膜的流变或光学特性也有负面影响。

消光剂的孔体积可以改变以减少对流变性能的影响。然而，降低常规的超细无定形二氧化硅消光剂的孔体积导致获得具有更高表观密度的颗粒，进而导致漆配制料中单位体积内有更少的颗粒。因为颗粒的数目对消光效率有直接的影响，具有低孔体积的无定形二氧化硅消光剂比同样粒度分布的具有更高孔体积的消光剂显示出更低的消光效果。

较粗或较大的颗粒也会促进固化膜的光泽的减少。然而，增大超细产品的粒度可不利地将漆膜的表面粗糙度增大到无法接受的程度。

也已知的是，随着增加膜厚度和使用具有较高固化速度的涂料组合物，消光变得越发地更加困难。在这些情形下，通过增加消光剂的量而在一定程度上维持了消光效果。然而，增加超细颗粒的数目将急剧和不利地改变漆的流变性能。

总之，由于UV体系的快速固化和使此类体系消光的难度，实际上选择平均粒度与固化后的膜厚度接近的超细消光剂。因此，当使用特定的涂料时，能够使用的消光剂是粒度接近于所形成涂层的膜厚度的消光剂。

所以希望有一种消光剂，它在辐射可固化涂料中是有效的和能够以较低量使用，以使得配制料的粘度不被不利地影响。还希望有一种消光剂，它对于快和慢固化体系都是有效的，从而为消光剂的用户提供更大的选择自由。换句话说，希望获得一种消光剂，它使许多涂料配制料产生稳定、能再现的低光泽涂层但没有不可加工的粘度的增加、不同涂布量下光泽值不一致等常见问题并且避免使用特殊涂敷技术来减少光泽。另外，还希望该试剂在宽的厚度范围内产生一致的消光效果。

发明概述

该上述目标出乎意料地通过使用具有最大孔体积1.4ml/g和蜡含量至少为15％且最高为30wt％的二氧化硅消光剂来达到。该蜡优选具有熔点在60-120℃范围内，和最优选在60-90℃范围内。该试剂的消光效率也受到本发明的粒度的影响。本发明具有中值粒度在2.0-12.0微米范围内，优选范围是2.0-5.0微米。也意想不到的是，粒度在上述范围的低值部分的消光剂能够进一步增强消光效率，不会显著地不利影响涂料组合物的粘度。