Waterborne UV curable coating composition

Abstract

Disclosed is a waterborne UV curable coating composition comprising a first polyurethane acrylate resin and a second polyurethane acrylate resin, wherein the first polyurethane acrylate resin has a functionality of 6 or higher, the second polyurethane acrylate resin has a functionality of 4 or lower, and the first polyurethane acrylate resin comprises a moiety derived from a polycarbonate diol. Also disclosed is a coated substrate comprising a substrate and the waterborne UV curable coating composition applied on at least part of the substrate.

Description

WATERBORNE UV CURABLE COATING COMPOSITIONINVENTION FIELD

[0001] The present disclosure relates to the field of coatings, and more particularly to waterborne UV curable coatings, especially waterborne UV curable coatings suitable for substrates of consumer electronic products.BACKGROUND

[0002] Consumer electronic products, such as mobile phones, headphones, and computers, are becoming increasingly indispensable in daily work and life. In order to achieve aesthetics and durability, it is desirable to coat, decorate, and protect the surface of the products. Recently, all the coatings have been developing towards waterborne and low-VOC coatings. However, existing waterborne UV coatings on the market have problems such as poor stain resistance, poor wear resistance, and poor adhesion to PC (polycarbonate) substrates.

[0003] Therefore, it is desirable to develop a waterborne UV curable coating product that meets the requirements of low VOC emissions while possessing various mechanical and appearance properties suitable for the application field of consumer electronic products.SUMMARY

[0004] The present inventors have conducted extensive research and developed a waterborne UV curable coating composition that has low VOC emissions and excellent substrate adhesion, stain resistance, wear resistance, chemical resistance, boiling stability, etc.

[0005] The present invention provides a waterborne UV curable coating composition comprising a first polyurethane acrylate resin and a second polyurethane acrylate resin, wherein the first polyurethane acrylate resin has a functionality of 6 or higher, the second polyurethane acrylate resin has a functionality of 4 or lower, and the first polyurethane acrylate resin comprises a moiety derived from a polycarbonate diol.

[0006] The present invention further provides a coated substrate, comprising a substrate and the waterborne UV curable coating composition applied onto at least a part of the substrate.

[0007] The features and advantages of the present invention will be particularly presented in detail in the following description of the embodiments.BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS

[0008] FIG. 1 shows the results of mark pen wiping tests of the coatings formed from the coating composition (a) of the present invention and the coating composition (b) of the comparative example.DETAILED DESCRIPTION

[0009] As used herein, unless expressly stated otherwise, expressions such as values, ranges, amounts, or percentages used in the specification and claims shall be deemed to be modified in all instances by the term "about, " even if such term is not expressly stated. Therefore, unless stated to the contrary, the numerical parameters set forth in the specification and claims herein are approximations and can vary depending on the desired properties of the invention.

[0010] Notwithstanding that the numerical ranges and parameters setting forth the broad scope of the invention are approximations, the numerical values set forth in the specific examples are reported as accurately as possible. However, any numerical value inherently has certain errors. This error is a necessary consequence of the standard deviation derived from its corresponding measurement method.

[0011] Furthermore, it should be understood that any numerical range stated herein is intended to comprise all subranges subsumed therein. For example, a range of “1 to 10” is intended to comprise all subranges between (and including) the stated minimum value of 1 and the stated maximum value of 10, that is, having a minimum value equal to or greater than 1 and a maximum value equal to or less than 10.

[0012] In this application, use of a singular comprises the plural and use of a plural comprises the singular unless expressly stated otherwise. Furthermore, in this application, unless otherwise expressly stated, the use of “or” means “and / or” even though "and / or” can be explicitly used in some cases. Furthermore, in this application, the use of “a” or “an” means “at least one” , unless expressly stated otherwise. For example, “a" polymer, “a" coating, etc. refers to any one or more of these substances. Also, as one skilled in the art will recognize, features of one embodiment can be used with other embodiments even if not explicitly stated.

[0013] As used herein, the “coating” refers to a substance in a fluid state that is coated on the surface of a substrate and can be cured to form a coating film through natural or artificial methods, covering the surface of the substrate and having the functions of protection and / or decoration.

[0014] As used herein, “waterborne” means that the solvent of the coating composition contains at least 50 wt%of water based on the total weight of the solvent.

[0015] As used herein, the “UV curable / curing” , also known as “ultraviolet (light / ray) curable / curing” , means that a reaction is initiated in a coating composition under the UV (ultraviolet light / ray) radiation so that a coating film is formed. As used herein, the “cure / curing / cured” refers to the process by which a material becomes fixed and no longer flows.

[0016] The waterborne UV curable coating composition according to the present invention can have a low VOC content. As used herein, the term "VOC (volatile organic compound) " refers to any organic compound having a boiling point lower than or equal to 250℃ (482°F) as measured at a standard atmospheric pressure of 101.3 kPa. Organic solvents are often the main source of VOCs. The VOC content (as determined free of water) of the waterborne UV curable coating composition according to the present invention can be at most about 200 g / L. The VOC value can be obtained by measuring the contents of various organic components in the formulation using gas chromatography, and summing up the contents of various components.

[0017] The waterborne UV curable coating composition according to the present invention can be a one-component composition. Herein, the “one-component (1K) ” means that all resins, pigments / fillers, solvents, and / or adjuvants of the coating composition are packaged in a single container. Thus, a one-component composition offers advantages such as ease of storage and use.

[0018] The waterborne UV curable coating composition according to the present invention can be used as a topcoat. The topcoat can be directly applied onto a substrate that has not been precoated with another coating layer. Alternatively, the topcoat can be used in conjunction with other coating composition (s) in a multi-layer coating system, e.g., applied onto a substrate that has been precoated with a primer and / or basecoat.

[0019] The waterborne UV curable coating composition according to the present invention can have a solids content of 30 to 50 wt%based on the total weight of the coating composition. As used herein, the “solid content” refers to the weight of the coating composition after volatilization of solvent as a percentage of the total weight of the coating composition.

[0020] As noted above, the present invention relates to a waterborne UV curable coating composition comprising a first polyurethane acrylate resin and a second polyurethane acrylate resin, wherein the first polyurethane acrylate resin has a functionality of 6 or higher, the second polyurethane acrylate resin has a functionality of 4 or lower, and the first polyurethane acrylate resin comprises a moiety derived from a polycarbonate diol. The first polyurethane acrylate resin and the second polyurethane acrylate resin are different from each other.

[0021] As used herein, the “polyurethane acrylate resin” comprises a polyurethane moiety containing an urethane linking group and an acrylate moiety derived from (meth) acrylate and optionally other monomer (s) . In the polyurethane moiety, the urethane linking group can link organic units including one or more selected from: simple glycols such as butylene glycol, polyester glycols, polyether glycols, and polycarbonate glycols.

[0022] In the first polyurethane acrylate resin, the organic units linked by the polyurethane linking group can comprise polycarbonate diols. Namely, the first polyurethane acrylate resin comprises a moiety derived from a polycarbonate diol.

[0023] The first polyurethane acrylate resin has a functionality of 6 or higher. For example, the first polyurethane acrylate resin can have a functionality of 6, 7, or 8. Herein, the “functionality” refers to the number of functional groups contained in each polyurethane acrylate resin molecule that can take part in a crosslinking reaction.

[0024] The first polyurethane acrylate resin can be prepared from a material that comprises one or more of pentaerythritol triacrylate and dipentaerythritol hexaacrylate as an end-capping agent. For example, the first polyurethane acrylate resin can be prepared from a material that comprises pentaerythritol triacrylate as the end-capping agent. Namely, the first polyurethane acrylate resin can comprise a moiety derived from pentaerythritol triacrylate.

[0025] The first polyurethane acrylate resin can comprise silicon, such as a siloxane structure. As used herein, the “siloxane structure” comprises a structure containing a Si-O-Si backbone and Si-alkyl and / or Si-alkoxy groups. The siloxane structure can be present in an amount of 2-10 wt%, based on the total weight of the first polyurethane acrylate resin. Suitably, the siloxane structure can be present in an amount of 2 wt%or higher, 3 wt%or higher, 4 wt%or higher, or 5 wt%or higher, and / or 10 wt%or lower, 9 wt%or lower, 8 wt%or lower, 7 wt%or lower, or 6 wt%or lower, based on the total weight of the first polyurethane acrylate resin. Suitably, the siloxane structure can be present in an amount of 3-8 wt%, 4-6 wt%, or within any range with the above values as endpoints, based on the total weight of the first polyurethane acrylate resin. Suitably, the first polyurethane acrylate resin can contain a polyether modified polysiloxane structure.

[0026] The first polyurethane acrylate resin can comprise a first polyurethane acrylate resin with high molecular weight and / or a first polyurethane acrylate resin with low molecular weight.

[0027] The first polyurethane acrylate resin with high molecular weight can have a weight average molecular weight (Mw) of 2,000 or higher, such as a Mw of 2,000 to 6,000. The Mw is determined in g / mol by gel permeation chromatography using appropriate standards such as polystyrene standards. For example, the first polyurethane acrylate resin with high molecular weight can have a Mw of 2,000 or higher, 2,500 or higher, 3,000 or higher, 3,500 or higher, or 4,000 or higher, and / or 6,000 or lower, 5,500 or lower, 5,000 or lower, or 4,500 or lower. For example, the first polyurethane acrylate resin with high molecular weight can have a Mw of 2,500 to 5,500, 3,000 to 5,000, 3,500 to 4,500, or within any range with the above values as endpoints.

[0028] The first polyurethane acrylate resin with high molecular weight can be in the form of emulsion, which can have a solid content of 35 to 45 wt%. Suitably, the emulsion can comprise polyurethane acrylate resin solids with a volume average particle size of 100 to 300 nm. The volume average particle size can be measured by a particle size analyzer.

[0029] The first polyurethane acrylate resin with low molecular weight can have a Mw of less than 2000, such as 200 to less than 2000. The Mw is determined in g / mol by gel permeation chromatography using appropriate standards such as polystyrene standards. For example, the polyurethane acrylate resin with low molecular weight can have a Mw of 1,800 or less, 1,600 or less, 1,400 or more, 1,200 or less, or 1,000 or less, and / or 200 or more, 500 or more, 700 or more, or 900 or more. For example, the polyurethane acrylate resin with low molecular weight can have a Mw of 200 to 1,800, 500 to less than 2,000, 700 to 1,200, or within any range with the above values as endpoints.

[0030] The first polyurethane acrylate resin with low molecular weight can be in the form of emulsion or dispersion, which can have a solid content of 50 to 60 wt%. Suitably, the emulsion can comprise polyurethane acrylate resin solids with a volume average particle size of 100 to 300 nm. The volume average particle size can be measured by a particle size analyzer.

[0031] If the combination of a first polyurethane acrylate resin with high molecular weight and a first polyurethane acrylate resin with low molecular weight is used, the weight ratio of the first polyurethane acrylate resin with high molecular weight to the first polyurethane acrylate resin with low molecular weight can be 1: 5 to 2: 3.

[0032] Based on the total weight of the waterborne UV curable coating composition, the coating composition can comprise 10 wt%or more of the first polyurethane acrylate resin, such as 15 wt%or more of the first polyurethane acrylate resin, or 20 wt%or more of the first polyurethane acrylate resin, and / or 40 wt%or less of the first polyurethane acrylate resin, 35 wt%or less of the first polyurethane acrylate resin, or 30 wt%or less of the first polyurethane acrylate resin. For example, based on the total weight of the waterborne UV curable coating composition, the first polyurethane acrylate resin can be present in an amount of 10-40 wt%, 15-35 wt%, 20-30 wt%, or within any range with the above values as endpoints.

[0033] The second polyurethane acrylate resin has a functionality of 4 or less. For example, the second polyurethane acrylate resin has a functionality of 4, 3 or 2. Herein, the “functionality” refers to the number of functional groups contained in each polyurethane acrylate resin molecule that can take part in a crosslinking reaction.

[0034] The second polyurethane acrylate resin can have a low molecular weight, such as a Mw of no more than 2,000, such as a Mw of 500 to 2,000. The Mw is determined in g / mol by gel permeation chromatography using appropriate standards such as polystyrene standards. For example, the second polyurethane acrylate resin can have a Mw of 1,900 or lower, 1,800 or lower, 1,700 or lower, 1,600 or lower, 1,500 or lower, or 1,400 or lower, and / or 500 or higher, 600 or higher, 700 or higher, 800 or higher, 900 or higher, 1,000 or higher, 1,100 or higher, 1,200 or higher, or 1,300 or higher. For example, the second polyurethane acrylate resin can have a Mw of 500 to 1,900, 600 to 1,800, 700 to 1,700, 800 to 1,600, 1,000 to 1,500, or within any range with the above values as endpoints.

[0035] Alternatively, the second polyurethane acrylate resin can have a high molecular weight, such as a Mw of 5,000 or more, such as a Mw of 5,000 to 7,000. The Mw is determined in g / mol by gel permeation chromatography using appropriate standards such as polystyrene standards. For example, the second polyurethane acrylate resin can have a Mw of 5,000 or higher, 5,500 or higher, 6,000 or higher, or 6,500 or higher, and / or, 7,000 or lower, 6,500 or lower, 6,000 or lower, or 5,500 or lower. For example, the second polyurethane acrylate resin can have a Mw of 5,000 to 6,500, 5,500 to 6,500, 5,500 to 7,000, or within any range with the above values as endpoints.

[0036] If the second polyurethane acrylate resin having a high molecular weight is used, the second polyurethane acrylate resin can be prepared from a material that comprises one or more of pentaerythritol triacrylate and dipentaerythritol hexaacrylate as an end-capping agent. For example, the second polyurethane acrylate resin can be prepared from a material that comprises pentaerythritol triacrylate as the end-capping agent.

[0037] If the second polyurethane acrylate resin having a high molecular weight is used, the second polyurethane acrylate resin can comprise silicon, such as a siloxane structure. As used herein, the “siloxane structure” comprises a structure containing a Si-O-Si backbone and Si-alkyl and / or Si-alkoxy groups. The siloxane structure can be present in an amount of 8-14 wt%, based on the total weight of the second polyurethane acrylate resin. Suitably, the siloxane structure can be present in an amount of 8 wt%or higher, 10 wt%or higher, 11 wt%or higher, or 12 wt%or higher, and / or 14 wt%or lower, 12 wt%or lower, 11 wt%or lower, or 10 wt%or lower, based on the total weight of the second polyurethane acrylate resin. Suitably, the siloxane structure can be present in an amount of 10-12 wt%, or within any range with the above values as endpoints, based on the total weight of the second polyurethane acrylate resin. Suitably, the second polyurethane acrylate resin can contain a polyether modified polysiloxane structure.

[0038] The second polyurethane acrylate resin can be in the form of emulsion or dispersion, which can have a solid content of 40 to 50 wt%. Suitably, the emulsion can comprise polyurethane acrylate resin solids with a volume average particle size of 100 to 300 nm. The volume average particle size can be obtained by measurement with a particle size instrument.

[0039] Based on the total weight of the waterborne UV curable coating composition, the coating composition can comprise 2 wt%or more of the second polyurethane acrylate resin, 4 wt%or more of the second polyurethane acrylate resin, or 6 wt%or more of the second polyurethane acrylate resin, and / or 20 wt%or less of the second polyurethane acrylate resin, 15 wt%or less of the second polyurethane acrylate resin, or 10 wt%or less of the second polyurethane acrylate resin. For example, based on the total weight of the waterborne UV curable coating composition, the second polyurethane acrylate resin can be present in an amount of 2-20 wt%, 4-15 wt%, 6-10 wt%, or within any range with the above values as endpoints.

[0040] Suitably, the weight ratio of the first polyurethane acrylate resin to the second polyurethane acrylate resin can be 1: 1 to 8.5: 1. For example, if the combination of a first polyurethane acrylate resin with high molecular weight and a first polyurethane acrylate resin with low molecular weight as well as a second polyurethane acrylate resin with low molecular weight are used, the weight ratio of the first polyurethane acrylate resin to the second polyurethane acrylate resin can be 6.5: 3 to 8.5: 1. For example, if a first polyurethane acrylate resin with high molecular weight as well as a second polyurethane acrylate resin with high molecular weight are used, the weight ratio of the first polyurethane acrylate resin to the second polyurethane acrylate resin can be 1: 1 to 6: 1.

[0041] In the waterborne UV curable coating composition according to the present invention, the first polyurethane acrylate resin and the second polyurethane acrylate resin can constitute 80 wt%or more of the film-forming resin in the coating composition. Herein, the “film-forming resin” refers to resin (s) in the coating composition which is (are) used to form a coating layer. Suitably, the first polyurethane acrylate resin and the second polyurethane acrylate resin can constitute 85 wt%or more, 90 wt%or more, 95 wt%or more, 98 wt%or more, or even 100 wt%of the film-forming resin in the coating composition. The first polyurethane acrylate resin and the second polyurethane acrylate resin can provide the coating composition with excellent appearance and balance of physical properties, and provide excellent powder-enveloping properties in case the waterborne UV curable coating composition further comprises a powder. Suitably, the waterborne UV curable coating composition according to the present invention can be free of a separate UV monomer.

[0042] The waterborne UV curable coating composition according to the present invention can further comprise powder. The powder provides the coating composition with performances such as matting, abrasive resistance and / or hand feeling. Suitably, the powder can comprise silica, ceramic powder, and / or PMMA (polymethyl methacrylate) powder. Suitably, the silica can have a Dv90 particle size of 1.5 to 5μm. The particle size can be measured by laser diffraction. Based on the total weight of the waterborne UV curable coating composition, the powder can be present in an amount of 0.5 wt%or higher, 1 wt%or higher, 2 wt%or higher, and / or 10 wt%or lower, 8 wt%or lower, or 7 wt%or lower. Based on the total weight of the waterborne UV curable coating composition, the powder can be present in an amount of 0.5-10 wt%, 1-8 wt%, 2-7 wt%, or within any range with the above values as endpoints.

[0043] The waterborne UV curable coating composition according to the present invention can further comprise a filler. The filler is different from the above-mentioned powder. The filler can comprise, but is not limited to, barium sulfate, talc powder, glass powder, etc. Based on the total weight of the waterborne UV curable coating composition, the filler can be present in an amount of 0.5 wt%or higher, 1 wt%or higher, 2 wt%or higher, and / or 10 wt%or lower, 9 wt%or lower, or 8 wt%or lower. Based on the total weight of the waterborne UV curable coating composition, the content of the filler can be 0.5-10 wt%, 1-9 wt%, 2-8 wt%, or within any range with the above values as endpoints.

[0044] The waterborne UV-curable coating composition according to the present invention can further comprise a photo-initiator. The initiator can comprise, but is not limited to, initiator 184 (1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone) , initiator 1173 (2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-one) , initiator TPO (2, 4, 6-trimethyl-benzoyl-diphenylphosphine oxide) , initiator BP (benzophenone) , initiator MBF (methyl benzoylformate) , and the like. Based on the total weight of the waterborne UV curable coating composition, the photo-initiator can be present in an amount of 0.1 wt%or more, 0.5 wt%or more, 1 wt%or more, and / or 8 wt%or less, 6 wt%or less, or 4 wt%or less. Based on the total weight of the waterborne UV curable coating composition, the photo-initiator can be present in an amount of 0.1-8 wt%, 0.5-6 wt%, 1-4 wt%, or within any range with the above values as endpoints.

[0045] The waterborne UV curable coating composition according to the present invention can further comprise a leveling and wetting agent. Suitably, the leveling and wetting agent can comprise a polyether-modified polysiloxane-based leveling and wetting agent. Based on the total weight of the waterborne UV curable coating composition, the leveling and wetting agent can be present in an amount of 0.1 wt %or more, 0.5 wt %or more, 1 wt %or more, and / or 8 wt %or less, 6 wt %or less, or 4 wt %or less. Based on the total weight of the waterborne UV curable coating composition, the leveling and wetting agent can be present in an amount of 0.1-8 wt%, 0.5-6 wt%, 1-4 wt%, or within any range with the above values as endpoints.

[0046] The waterborne UV curable coating composition according to the present invention can further comprise a rheology aid (referred to as “thickener” ) . Suitably, the thickener can comprise associative thickeners, and / or alkali thickeners. Based on the total weight of the waterborne UV curable coating composition, the thickener can be present in an amount of 0.1 wt%or higher, 0.5 wt%or higher, 1 wt%or higher, and / or 8 wt%or lower, 6 wt%or lower, or 4 wt%or lower. Based on the total weight of the waterborne UV curable coating composition, the thickener can be present in amount of 0.1-8 wt%, 0.5-6 wt%, 1-4 wt%, or within any range with the above values as endpoints.

[0047] The waterborne UV curable coating composition according to the present invention can further comprise a defoamer. Suitably, the defoamer can comprise an emulsion defoamer. Based on the total weight of the waterborne UV curable coating composition, the defoamer can be present in an amount of 0.1 wt%or more, 0.5 wt%or more, 1 wt%or more, and / or 8 wt%or less, 6 wt%or less, or 4 wt%or less. Based on the total weight of the waterborne UV curable coating composition, the defoamer can be present in amount of 0.1-8 wt%, 0.5-6 wt%, 1-4 wt%, or within any range with the above values as endpoints.

[0048] The waterborne UV curable coating composition according to the present invention can further comprise an organic solvent. Suitably, the organic solvent can comprise an alcohol ether solvent. Based on the total weight of the waterborne UV curable coating composition, the organic solvent can be present in an amount of 1 wt%or more, 2 wt%or more, 3 wt%or more, and / or 10 wt%or less, 9 wt%or less, or 8 wt%or less. Based on the total weight of the waterborne UV curable coating composition, the organic solvent can be present in amount of 1-10 wt%, 0.5-9 wt%, 1-8 wt%, or within any range with the above values as endpoints.

[0049] The waterborne UV curable coating composition according to the present invention can further comprise 5-25 wt%of water, based on the total weight of the coating composition.

[0050] The waterborne UV-curable coating composition according to the present invention can further comprise one or more additional auxiliary ingredients (additives) including, but not limited to: preservatives for protecting the coating from mold; pH adjusters for controlling the pH and stabilizing the coating; waxes for increasing the scratching resistance and improving the touch; pigments for imparting color, filling and / or wear resistance to the coating; and so on. If present, each auxiliary ingredient is present at an amount of at most about 8 wt%based on the total weight of the waterborne UV-curable coating composition.

[0051] Suitably, the waterborne UV curable coating composition according to the present invention can comprise: 10-40 wt%of the first polyurethane acrylate resin, which is a combination of the first polyurethane acrylate resin with high molecular weight and the first polyurethane acrylate resin with low molecular weight, wherein a weight ratio of the first polyurethane acrylate resin with high molecular weight to the first polyurethane acrylate resin with low molecular weight can be 1: 5 to 2: 3; 2-20 wt%of the second polyurethane acrylate resin, which is the second polyurethane acrylate resin with low molecular weight; 0.5-10 wt%of the powder, wherein the powder comprise silica; 0.5-10 wt%of the filler; 0.1-8 wt%of the photo-initiator; 0.1-8 wt%of the leveling and wetting agent, wherein the leveling and wetting agent comprises a polyether-modified polysiloxane-based leveling and wetting agent; 0.1-8 wt%of the thickener, wherein the thickener can comprise an associative thickener and / or an alkali thickener; 0.1-8 wt%of the defoamer, wherein the defoamer can comprise an emulsion defoamer; 2-10 wt%of the organic solvent, wherein the organic solvent can comprise an alcohol ether solvent; and 5-25 wt%of water, wherein the weight percentages are based on the total weight of the waterborne UV curable coating composition.

[0052] Suitably, the waterborne UV curable coating composition according to the present invention can comprise: 10-40 wt%of the first polyurethane acrylate resin, which is the first polyurethane acrylate resin with high molecular weight; 2-20 wt%of the second polyurethane acrylate resin, which is the second polyurethane acrylate resin with high molecular weight; 0.5-10 wt%of the powder, wherein the powder comprise silica; 0.5-10 wt%of the filler; 0.1-8 wt%of the photo-initiator; 0.1-8 wt%of the leveling and wetting agent, wherein the leveling and wetting agent comprises a polyether-modified polysiloxane-based leveling and wetting agent; 0.1-8 wt%of the thickener, wherein the thickener can comprise an associative thickener and / or an alkali thickener; 0.1-8 wt%of the defoamer, wherein the defoamer can comprise an emulsion defoamer; 2-10 wt%of the organic solvent, wherein the organic solvent can comprise an alcohol ether solvent; and 5-25 wt%of water, wherein the weight percentages are based on the total weight of the waterborne UV curable coating composition.

[0053] The waterborne UV curable coating composition according to the present invention can be prepared by means of mixing the first polyurethane acrylate resin, the second polyurethane acrylate resin, and other components under ambient conditions, dispersing the mixture, followed by grinding the mixture. Herein, the “ambient conditions” refer to a temperature of 15-30℃ and atmospheric pressure of 101.325 kPa.

[0054] The present invention further provides a coated substrate, comprising a substrate and the waterborne UV curable coating composition applied onto at least a part of the substrate.

[0055] Suitably, the substrate can be a metal substrate, such as a magnesium alloy or an aluminum alloy, or a non-metallic substrate, including PC, PC+ABS, and / or ABS. As used herein, the “PC+ABS” refers to a substrate formed from a material containing PC (polycarbonate) and ABS (acrylonitrile butadiene styrene) . Suitably, the substrate can be a part of mobile phone, computer, television, earphone, mouse, or the like.

[0056] Suitably, the substrate can or cannot have undergone a treatment of: surfactant treatment, chemical treatment, flame treatment, UV treatment and / or plasma treatment. Suitably, the substrate can or cannot be pre-coated with other coating (s) .

[0057] The present invention further provides an electronic product that has a surface at least partially coated with the waterborne UV curable coating composition, or comprises a substrate coated with the waterborne UV curable coating composition. Suitably, the electronic product can comprise mobile phone, computer, television, earphone, mouse, or the like.

[0058] The waterborne UV curable coating composition of present invention can be coated by any known standard method in the art, e.g., spraying, dipping, roller coating, brush coating, or the like, and then cured under UV radiation to form a cured coating. For example, it can be carried out by steps of baking the coating composition at 50℃ to 60℃ for about 10 min to 15 min to vaporize the solvent, followed by conducting a UV radiation with a UV energy of 800-1,200 mJ / cm2 and a light radiation intensity of 100-200 mW / m2. Suitably, the coating layer formed from the waterborne UV curable coating composition according to the present invention can have a dry film thickness of 13-18 nm. As used herein, the “dry film thickness” refers to a thickness of a fully cured coating layer formed from the coating composition. EXAMPLES

[0059] The following examples are provided to further illustrate the invention, but it should not be construed as limiting the invention to the details described in the examples. All parts and percentages in the following examples are by weight, unless otherwise stated.Examples 1-3:

[0060] According to the ingredients and amount listed in Table 1 below, the waterborne UV curable coating compositions of Examples 1-3 according to the present invention were prepared by: adding a blend of the polyurethane emulsions, the powder, the fillers, the thickeners, and a part of the organic solvent, a blend of the initiators and a part of the organic solvent, the defoamer, the leveling agent and wetting agents, and DI water to obtain a homogeneous coating composition. Table 1. Waterborne UV curable coating compositions of Examples 1-3 1The second polyurethane acrylate resin with low molecular weight: commercially available from Ruishi Chemical, having a solid content of 42-48 wt%, a functionality of 4, Mw of 500 to 2,000;2The first polyurethane acrylate resin comprising a moiety derived from a polycarbonate diol with high molecular weight: commercially available from Eternal, having a solid content of 40-46 wt%, a functionality of 6, Mw of 3,000 to 5,000, and a silicone content (siloxane structure) of 2-10 wt%;3The first polyurethane acrylate resin comprising a moiety derived from a polycarbonate diol with low molecular weight: commercially available from Jesida, having a solid content of 47-53 wt%, a functionality of 6, Mw of 500 to <2,000, and a silicone content (siloxane structure) of 2-10 wt%;4BYK-024 fromBYK;5 BYK-333 from BYK;6 Tego-410 from Tego;7WET 280 from Tego;8An alcohol ether solvent;9Tego-3030 from Tego;10 WF 7620 fromTego;11Initiator MBF from Ciba;12Initiator TPO from Ciba;13Initiator BP from Ciba;14 OK520 from Evonik; and15Glass powder.Example 4:

[0061] According to the ingredients and amount listed in Table 2 below, the waterborne UV curable coating compositions of Example 4 according to the present invention were prepared by: adding a blend of the polyurethane emulsions, the powder, the fillers, the thickeners, and a part of the organic solvent, a blend of the initiators and a part of the organic solvent, the defoamer, the leveling agent and wetting agents, and DI water to obtain a homogeneous coating composition. Table 2. Waterborne UV curable coating compositions of Example 4 1The second polyurethane acrylate resin with high molecular weight: commercially available from Jesida, having a solid content of 40 wt%, a functionality of 3, Mw of 5,500 to 6,500, and a silicone content (siloxane structure) of 10-12 wt%;2The first polyurethane acrylate resin comprising a moiety derived from a polycarbonate diol with high molecular weight: commercially available from Jesida, having a solid content of 45 wt%, a functionality of 6, Mw of 2,500 to 3,500, and a silicone content (siloxane structure) of 8-10 wt%;4 BYK-024 from BYK;5 BYK-333 from BYK;6 Tego-410 from Tego;7 WET 280 from Tego;8An alcohol ether solvent;9 Tego-3030 from Tego;10 WF 7620 from Tego;11Initiator MBF from Ciba;12Initiator TPO from Ciba;13Initiator BP from Ciba;14 OK520 from Evonik; and15Glass powder.Comparative Examples 1-3

[0062] According to the ingredients and amount listed in Table 3 below, the waterborne UV curable coating compositions of Comparative Examples 1-3 were prepared by: adding a blend of the polyurethane emulsions, the powder, the fillers, the thickeners, and a part of the organic solvent, a blend of the initiators and a part of the organic solvent, the defoamer, the leveling agent and wetting agents, and DI water to obtain a homogeneous coating composition. Table 3. Waterborne UV curable coating compositions of Comparative Examples 1-3 1The second polyurethane acrylate resin with low molecular weight: commercially available from Ruishi Chemical, having a solid content of 42-48 wt%, a functionality of 4, Mw of 500 to 2,000;2The first polyurethane acrylate resin comprising a moiety derived from a polycarbonate diol with high molecular weight: commercially available from Eternal, having a solid content of 40-46 wt%, a functionality of 6, Mw of 3,000 to 5,000, and a silicone content (siloxane structure) of 2-10 wt%;3The first polyurethane acrylate resin comprising a moiety derived from a polycarbonate diol with low molecular weight: commercially available from Jesida, having a solid content of 47-53 wt%, a functionality of 6, Mw of 500 to <2,000, and a silicone content (siloxane structure) of 2-10 wt%;4 BYK-024 from BYK;5 BYK-333 from BYK;6Tego-410 fromTego;7WET 280 from Tego;8An alcohol ether solvent;9Tego-3030 from Tego;10 WF 7620 from Tego;11Initiator MBF from Ciba;12Initiator TPO from Ciba;13Initiator BP from Ciba;14 OK520 from Evonik; and15Glass powder.Performance Tests

[0063] The waterborne UV curable coating compositions of Examples 1-4 and Comparative Examples 1-3 were applied onto a surface of ABS / PC / PC+ABS substrate precoated with a primer, which had been wiped with ethanol or IPA, respectively. Then, the substrates coated with the above UV curable coating compositions were dried at 60℃ for 10-15 minutes, and cured under UV irradiation with UV energy of 800-1200 mJ / cm2 and light intensity of 100-200 mW / m2. The cured coating layer had a thickness of 13-18 μm. The cured coating layers were subjected to the following performance tests. 1 -Adhesion

[0064] Adhesion test was performed with reference to the ASTM D3359-02 standard.

[0065] The test results show that the coating compositions according to the present invention exhibit adhesion of Grade 4B on the PC / ABS / PC+ABS substrates. 2 -Boiling test

[0066] The coating layer was placed in water bath, and boiled at 85℃ for 30 minutes or boiled at 85℃ for 120 minutes. Then, the coating layer was tested for its adhesion with reference to the ASTM D3359-02 standard.

[0067] The test results show that the coating compositions according to the present invention still exhibit adhesion of Grade 4B after being boiled. 3 -Mark pen wiping test

[0068] The coating layer was marked with a sharpie mark pen, observed with naked eyes to see of the mark was continuous, and then wiped with ethanol to see if the mark could be wiped off.

[0069] The test results show that on the coating layers formed by the coating compositions of the present invention, the marks shrinked and was not continuous, and no trace was left after being wiped; while on the coating layers formed by the coating compositions of the comparative examples, the markers did not shrink and was continuous, and there were still obvious traces after being wiped, as shown in FIG. 1.

[0070] Marker pen wiping test after dispensing: the coating layer underwent a dispensing treatment prior to the marker wiping test. The dispensing treatment was performed as follows: applying glue (commercially available adhesive for use in electronic product assembly) to the surface of the coating layer, wiping with a dry dust-free cloth, and then leaving at room temperature for 30 minutes; re-applying glue to the coating surface, wiping with a dry dust-free cloth, and then leaving at room temperature for 60 minutes; and baking the coating at 40℃ for 50 minutes, leaving at room temperature for 5 minutes, and then wiping with alcohol. 4 -High temperature and high humidity test

[0071] The coating layer was left to stand at 65℃ and 90%RH for 168 hours, and then tested for its adhesion according to the ASTM D3359-02 standard.

[0072] The test results show that the coating compositions according to the present invention still exhibit adhesion of Grade 4B even under the conditions of high temperature and high humidity.

[0073] The coating layer was left to stand at 65℃ and 90%RH for 504 hours, and then tested for ΔE94 value. Test requirement: ΔE94 is no more than 3.0. 5 -Pencil hardness test

[0074] This test was performed with a Mitsubishi pencil, which moved 1 cm *5 times under a load of 9.8N.

[0075] Test requirements: After the pencil marks are removed from the surface with an eraser, the coating layer is observed with the naked eye, wherein the coating layer should not peel off, crack, scratch, etc., and the hardness is >= F.

[0076] The test results show that the coating compositions according to the present invention can meet the requirements of pencil hardness tests. 6 -Temperature and humidity combined cycle test

[0077] The test was performed with reference to the GBT 2423.34-2012 standard.

[0078] The test results show that the coating compositions according to the present invention still exhibit adhesion of Grade 4B after being tested in the temperature and humidity combined cycle. 7 -Chemical test

[0079] The coating layer was coated with sunscreen SPF30 / Mustard / Oleic Acid / Fantastik Cleaner, and then left to stand at 65℃ and 90%RH for 72 hours. The coating film was observed for its appearance: Grade A means no obvious visual discoloration by visual observation; Grade B means obvious visual discoloration by visual observation; Grade C means slight wrinkles of the coating film; and Grade D means obvious wrinkles and peeling off of the coating film. 8 -Constant damp heat test

[0080] The test was performed with reference to the GBT 2423.3-2016 standard.

[0081] The test results show that the coating compositions according to the present invention still exhibit adhesion of Grade 4B after the damp heat test. 9 -Xenon lamp test

[0082] The test was performed with reference to the ASTM G154-2016 standard.

[0083] The test results of Examples 1-4 and Comparative Examples 1-3 are summarized as follows:

[0084] It can be seen from the above performance test results that the coating compositions provided in the present invention can meet the requirements of various performance tests.

[0085] Although specific aspects of the invention have been illustrated and described, it will be apparent to those skilled in the art that various other variations and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention. It is therefore intended that the appended claims encompass all such variations and modifications falling within the scope of the invention.

Claims

1.A waterborne UV curable coating composition comprising a first polyurethane acrylate resin and a second polyurethane acrylate resin, wherein the first polyurethane acrylate resin has a functionality of 6 or higher, the second polyurethane acrylate resin has a functionality of 4 or lower, and the first polyurethane acrylate resin comprises a moiety derived from a polycarbonate diol.2.The waterborne UV curable coating composition of claim 1, wherein the first polyurethane acrylate resin comprises a moiety derived from pentaerythritol triacrylate.3.The waterborne UV curable coating composition of claim 1 or 2, wherein the first polyurethane acrylate resin comprises a polysiloxane structure.4.The waterborne UV curable coating composition of any one of claims 1 to 3, wherein the first polyurethane acrylate resin comprises a polyurethane acrylate resin with high molecular weight and a polyurethane acrylate resin with low molecular weight, wherein the polyurethane acrylate resin with high molecular weight has a weight average molecular weight (Mw) of 2,000 or greater, and the polyurethane acrylate resin with low molecular weight has a Mw of less than 2,000.5.The waterborne UV curable coating composition of claim 4, wherein the polyurethane acrylate resin with high molecular weight has a Mw of 2,500 to 5,000.6.The waterborne UV curable coating composition of claim 4 or 5, wherein the polyurethane acrylate resin with low molecular weight has a Mw of 500 to less than 2,000.7.The waterborne UV curable coating composition of any one of claims 1 to 6, wherein a weight ratio of the polyurethane acrylate resin with high molecular weight to the polyurethane acrylate resin with low molecular weight is 1: 5 to 2: 3.8.The waterborne UV curable coating composition of any one of claims 1-7, wherein the second polyurethane acrylate resin has a Mw of no more than 2000.9.The waterborne UV curable coating composition of any one of claims 1-7, wherein the second polyurethane acrylate resin has a Mw of 5,000 to 7,000.10.The waterborne UV curable coating composition of any one of claims 1-9, wherein a weight ratio of the first polyurethane acrylate resin to the second polyurethane acrylate resin is 1: 1 to 8.5: 1.11.The waterborne UV curable coating composition of any one of claims 1-10, wherein the first polyurethane acrylate resin and the second polyurethane acrylate resin are each in form of emulsion that has a volume average particle size of 100-300 nm.12.The waterborne UV curable coating composition of any one of claims 1-11, wherein the first polyurethane acrylate resin and the second polyurethane acrylate resin constitute 80 wt%or more of the film-forming resin in the coating composition.13.The waterborne UV curable coating composition of any one of claims 1-12, wherein the coating composition is free of monomer.14.The waterborne UV curable coating composition of any one of claims 1-13, further comprising silica particles, wherein the silica particles have a Dv90 particle size of 1.5 to 5 μm.15.The waterborne UV curable coating composition of any one of claims 1-14, having a solid content of 30 to 50 wt%based on the total weight of the coating composition.16.The waterborne UV curable coating composition of any one of claims 1-15, wherein the coating composition is a one-component composition.17.A coated substrate comprising a substrate and the waterborne UV curable coating composition of any one of claims 1-16 applied on at least a portion of the substrate.18.The coated substrate of claim 17, wherein the substrate comprises ABS, PC, and / or PC+ABS substrate.19.The substrate of claim 17 or 18, wherein the substrate comprises an electronic product substrate.

Images