100%固含量的保护性紫外光固化涂料组合物及其涂层和应用制造技术

本发明专利技术涉及光学防伪领域，公开了一种100%固含量的保护性紫外光固化涂料组合物及其涂层和应用，其中，以该涂料组合物的总重量为基准，该涂料组合物包括58‑88wt％的不含有羟基的可阳离子固化的组分，5‑20wt％的含有羟基的可阳离子固化的组分，2‑12wt％的可自由基固化组分，1‑6wt％的可自由基固化的表面改性组分，以及2‑10wt％的阳离子引发剂和自由基引发剂的复合引发体系；该涂料组合物具有粘度较低，固化速度快的特点。所形成的保护性涂层可明显提高光学防伪产品的化学耐性，抗弯折性，耐划伤性及耐污性，从而延长用光学防伪产品的流通寿命。

Protective UV curable coating composition with 100% solid content and its coating and Application

【技术实现步骤摘要】
100％固含量的保护性紫外光固化涂料组合物及其涂层和应用
本专利技术涉及光学防伪元件或具有该光学防伪元件的光学防伪产品，尤其是钞票领域的光学防伪产品，具体一种100％固含量的涉及保护性紫外光固化涂料组合物及其涂层和应用。
技术介绍
为了防止利用扫描和复印等手段产生的伪造，钞票、银行票据等各类高安全或高附加值印刷品中广泛采用了光学防伪技术，并且取得了非常好的效果。在钞票防伪中，这类光学防伪元件(如全息，动感光变)常常以防伪宽条、防伪标、防伪线以及塑料钞为载体，形成具有特定光学特征的光学防伪产品。然而，在流通过程中，使用环境中各种不利因素会劣化光学防伪效果，甚至使防伪效果消失。为此，需要施加涂层对光学防伪元件提供保护以提供更好的流通耐性。不同于如专利CN201110155054.1、CN104870582A揭示的用于纸张的光油，光学防伪元件对保护性涂层的要求更为综合。保护性涂层需要具有更高的硬度以避免流通中刮划造成光学效果的损失，也需要具有良好的耐弯折性以避免流通中折叠带来的涂层开裂，还需要具有抗脏污性以抵御污渍对光学效果的破坏。此外，这类防伪元件对涂层的消光性也十分敏感，往往需要有针对性的匹配；保护涂层不当的消光性会干扰光学效果，降低甚至使原有的光学效果消失。需要说明的是，实现这些性能中的某项例如抗污性并不是十分困难，然而要同时满足其它性能例如抗弯折性，硬度，以及适宜于涂布印刷的较低粘度却是十分棘手的。此外，应用广泛的自由基UV固化技术发展至今仍存在一些固有的缺陷，对于低于10微米的涂层(尤其是5微米以下的薄涂层)，在要求快速UV固化的工艺条件下，表面氧阻聚问题仍然会使表面交联不足，影响硬度，耐脏污性；甚至影响表面干爽性。一些超支化丙烯酸酯由于较短的凝胶时间及高反应活性，可有助于改善氧阻聚问题。胺类助引发剂以及新型引发剂例如含硅引发剂由于会产生难于被氧气终止的N，Si自由基，也可使氧阻聚的问题得到改善。当胺类助引发剂配合固化活性高的多官能度树脂可以使氧阻聚的问题得到明显改善。但是由于树脂(也称低聚物)设计与合成的局限性，迄今为止，在不加入溶剂的前提下，这类可快速固化，具有较高硬度或较高柔韧性的树脂往往难于具备较低的粘度，这进一步制约了配方设计及使用，使传统的单纯自由基固化体系难以满足以上的需求。因此，开发和研究一种综合性能优异的保护性涂层具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的上述问题，从而得到一种综合性能优异的保护性涂层，提升现有光学防伪产品的流通耐性。具体地，保护性涂层需要具有更高的硬度以避免流通中刮划造成光学效果的损失，也需要具有良好的耐弯折性以避免流通中折叠带来的涂层开裂，还需要具有抗脏污性以抵御污渍对光学效果的破坏。此外，这类防伪元件对涂层的消光性也十分敏感，保护涂层不当的消光性会干扰光学效果，降低甚至使原有的光学效果消失，也需要有针对性的匹配；需要说明的是，实现这些性能中的某一项例如抗污性并不是十分困难，然而要同时满足其它性能例如抗弯折性，硬度，以及适宜于涂布印刷的较低粘度却是十分棘手的。因此，本专利技术提供了一种具备综合优异性能的100％固含量的保护性紫外光固化涂料组合物及其涂层和应用，其中，该涂料组合物具有粘度较低，固化速度快的特点；另外，所形成的保护性涂层可明显提高光学防伪产品的化学耐性，抗弯折性，耐划伤性及耐污性，从而延长用光学防伪产品的流通寿命。为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供了一种100％固含量的保护性紫外光固化涂料组合物，其中，该涂料组合物含有以下组分：(a)不含有羟基的可阳离子固化的组分，含量为58-88wt％；(b)含有羟基的可阳离子固化的组分，含量为5-20wt％；(c)可自由基固化组分，含量为2-12wt％；(d)可自由基固化的表面改性组分，含量为1-6wt％；以及(e)阳离子引发剂和自由基引发剂的复合引发体系，含量为2-10wt％。本专利技术第二方面提供了一种100％固含量的保护性紫外光固化涂层，其中，该涂层是将前述所述任意一项所述的组合物固化而得到的。本专利技术第三方面提供了一种前述所述的100％固含量的保护性紫外光固化涂层在光学防伪元件或具有该光学防伪元件的光学防伪产品中的应用。通过上述技术方案，本专利技术的特征在于，在优化阳离子固化组分，使其具有快速固化特性的同时，尽量降低可自由基固化组分的含量并且提高可自由基固化组分的(平均)官能度以避免产生氧阻聚问题。另外，上述策略与特定含量的各组分相结合，可在较低的粘度下获得良好的综合性能，包括良好的化学耐性，抗弯折性，耐脏污性及较高的硬度以能够提供耐划伤性。具体实施方式在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。本专利技术第一方面提供了一种100％固含量的保护性紫外光固化涂料组合物，其中，该涂料组合物含有以下组分：(a)不含有羟基的可阳离子固化的组分，含量为58-88wt％；(b)含有羟基的可阳离子固化的组分，含量为5-20wt％；(c)可自由基固化组分，含量为2-12wt％；(d)可自由基固化的表面改性组分，含量为1-6wt％；以及(e)阳离子引发剂和自由基引发剂的复合引发体系，含量为2-10wt％。优选情况下，以该涂料组合物的总重量为基准，组分(a)的含量为68-71wt％；组分(b)的含量为10-17wt％；组分(c)的含量为6-8wt％；组分(d)的含量为2-5wt％；以及组分(e)的含量为3-7wt％。在本专利技术中，本专利技术的专利技术人意外发现，阳离子固化能够克服上述问题例如自由基UV固化产生的表面氧阻聚问题所导致的缺陷，阳离子体系大多具有较好的化学耐性和相对较低的粘度。在本专利技术特定的脂环族环氧类化合物，乙烯基醚类化合物和氧杂环丁烷类化合物的在特定含量的配合使用下，能够在保持较低粘度的前提下，获得良好的柔韧性及较高的表面硬度。并且，本专利技术的专利技术人经过大量的实验发现，阳离子固化在固化速度上仍难以达到自由固化的速度，这极大限制了其在工业上的应用，为此本专利技术的专利技术人通过与特定引发剂且在特定含量的合理匹配下，同时通过引入了特定的含羟基的可阳离子固化组分在特定含量的配合使用下，进而能够提升固化速度，使固化速度可达到甚至超过自由基固化的速度水平。根据本专利技术，组分(a)，即，所述不含有羟基的可阳离子固化的化合物可以选自乙烯基醚类化合物、脂环族环氧类化合物、氧杂环丁类化合物中的一种或多种。其中，脂环族环氧类化合物可以选自3,4-环氧环己基甲基丙烯酸酯、3,4-环氧环己基甲基-甲基丙稀酸酯、3,4-环氧环己基甲基3,4-环氧环己基甲酸酯(湛新公司EB1500，双键化工421P)、双((3,4-环氧环己基)甲基)己二酸酯(Synasia公司S-28)、3,4-环氧环己烷羧酸甲酯(Synasia公司S-30)、1,2-环氧-4-乙烯基环己烷(Synasia公司VCMX)、二环戊二烯环氧化物(Synasia公司S-32)、3,4-环氧环己基甲基异丁烯酸酯(Synasia公司S-100)、环己烷-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种100％固含量的保护性紫外光固化涂料组合物，其特征在于，该涂料组合物含有以下组分：(a)不含有羟基的可阳离子固化的组分，含量为58‑88wt％；(b)含有羟基的可阳离子固化的组分，含量为5‑20wt％；(c)可自由基固化组分，含量为2‑12wt％；(d)可自由基固化的表面改性组分，含量为1‑6wt％；以及(e)阳离子引发剂和自由基引发剂的复合引发体系，含量为2‑10wt％。

【技术特征摘要】
1.一种100％固含量的保护性紫外光固化涂料组合物，其特征在于，该涂料组合物含有以下组分：(a)不含有羟基的可阳离子固化的组分，含量为58-88wt％；(b)含有羟基的可阳离子固化的组分，含量为5-20wt％；(c)可自由基固化组分，含量为2-12wt％；(d)可自由基固化的表面改性组分，含量为1-6wt％；以及(e)阳离子引发剂和自由基引发剂的复合引发体系，含量为2-10wt％。2.根据权利要求1所述的涂料组合物，其中，组分(a)的含量为68-71wt％；组分(b)的含量为10-17wt％；组分(c)的含量为6-8wt％；组分(d)的含量为2-5wt％；以及组分(e)的含量为3-7wt％。3.根据权利要求1或2所述的组合物，其中，组分(a)为脂环族环氧类化合物、乙烯基醚类化合物和氧杂环丁烷类化合物中的一种或多种。4.根据权利要求1或2所述的组合物，其中，组分(b)为含羟基的乙烯基醚类化合物和/或氧杂环丁烷类化合物。5.根据权利要求1或2所述的组合物，其中，组分(c)为官能度大于或等于4的丙烯酸类化合物；优选地，所述丙烯酸类化合物选自环氧丙烯酸酯，聚氨酯丙烯酸酯，聚酯丙烯酸酯，纯丙烯酸酯，超支化丙烯酸酯和聚醚丙烯酸酯中的一种或多种；更优选地，所述丙烯酸类化合物选自环氧丙烯酸酯和/或聚氨酯丙烯酸酯。6.根据权利要求1或2所述的组合物，其中，组分(d)为含氟(甲基)丙烯酸酯和/或含硅丙烯酸酯，优选为含氟(甲基)丙烯酸酯和含硅丙烯酸酯。7.根据权利要求1或2所述的组...

【专利技术属性】
技术研发人员：蹇钰，吴远启，朱军，张宝利，
申请(专利权)人：中钞特种防伪科技有限公司，中国印钞造币总公司，
类型：发明
国别省市：北京,11