CN104497815A

CN104497815A - 一种耐高温紫外光固化涂料的制备方法

Info

Publication number: CN104497815A
Application number: CN201410808687.1A
Authority: CN
Inventors: 俞金根; 柴凌燕
Original assignee: Huzhou Nanxun Shuanglin Zhensen Solid Processing Factory
Current assignee: Huzhou Nanxun Shuanglin Zhensen Solid Processing Factory
Priority date: 2014-12-23
Filing date: 2014-12-23
Publication date: 2015-04-08

Abstract

本发明公开了一种耐高温紫外光固化涂料的制备方法，是将主体树脂、活性稀释单体、光引发剂，经混合加热高速搅拌分散后，加入助剂，反应6～8h得到紫外光固化涂料。本发明提供的耐高温紫外光固化涂料的制备方法，操作步骤简单易行，反应条件温和，易控制；所得到的耐高温紫外光固化涂料，经固化成膜后，在400℃的高温下能够保持涂膜不粉化，不脱落，其耐高温性能远远优于市售产品，从而可以应用到对温度要求高的环境中；在紫外光下放置40天，不起泡，不剥落，不裂纹，表现出优良的耐紫外线老化性能；涂料的固化时间短，硬度高，涂膜后72h处于酸或碱的条件下，涂膜外观未出现变化，显示优良的耐化学腐蚀性能。

Description

一种耐高温紫外光固化涂料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种耐高温紫外光固化涂料的制备方法，属于紫外光固化涂料领域。

背景技术

紫外光固化涂料是近几十年来开发成功的一种环保节能涂料。它具有许多传统涂料无法比拟的优点：节省能源，能量利用率高；无溶剂排放，安全无污染；固化速度快，生产效率高；可涂装对热敏感的基材；涂膜质量高、涂层性能优异。进入21世纪，人们环保意识不断增强，越来越多的选择环保产品，今后这一绿色环保产品必将得到更大的发展。

紫外光固化涂料主要由低聚物、单体、光引发剂及助剂组成。紫外光固化的主要反应历程是由辐射引起光引发剂分解，生成活性自由基引发单体/低聚物聚合交联。在过去的几年中，紫外光固化涂料在光纤涂层、CD涂层/DVD粘合剂、信用卡、木材、饮料罐、食品包装、杂志封面、医疗器械和汽车行业中都有着十分迅速的发展。紫外光固化涂料拥有巨大的市场潜力，其在整个涂料产品中的比例正在逐年增长。紫外光固化涂料优点是固化时间短(几分之一秒到几分钟)、固化温度低、挥发分低，为省能源、省资源、无公害、高效率的涂料新品种。

ZL200910264159.3公开了一种耐高温透明隔热紫外光固化涂料的制备方法。ZL201410050033.7公开了一种耐高温紫外光固化涂料及其制备方法。虽然具有一定的耐高温性能，但是仍存在耐高温性能不够优异，耐化学腐蚀和耐紫外线老化性能差等问题。

因此，发展一种操作简单易行的制备方法，得到一种耐高温紫外光固化涂料，提升耐高温的性能，同时兼具耐化学腐蚀和耐紫外线老化性能，从而扩大其应用的范围，显得尤为必要。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种耐高温紫外光固化涂料的制备方法，方法简单易行，所得紫外光固化涂料具有优良的耐高温特性。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种耐高温紫外光固化涂料的制备方法，是将主体树脂、活性稀释单体、光引发剂，经混合加热高速搅拌分散后，加入助剂，反应6～8h得到紫外光固化涂料的方法。

前述制备方法，具体包括以下步骤：

(1)分别称取主体树脂、活性稀释单体和光引发剂，加入反应容器中混合，加热至45℃～50℃，高速搅拌分散2～4h；

(2)将助剂加入反应容器中，混合搅拌，升温至60℃～70℃，反应6～8h即得。

前述制备方法中，主体树脂为不饱和聚酯和聚氨酯丙烯酸酯；活性稀释单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸-β-羟乙酯、异冰片基丙烯酸酯、苯乙烯或乙酸乙烯酯；光引发剂为2-甲基-2-(4-吗啉基)-1-[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮、2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮或安息香异丙醚，助剂为流平剂、消泡剂、耐磨剂和增稠剂。

前述制备方法中，流平剂为有机硅流平剂，消泡剂为有机硅消泡剂。

前述制备方法中，按重量份数计，主体树脂50～65份，活性稀释单体37～43份，光引发剂6～10份，流平剂10～20份，消泡剂13～17份，耐磨剂15～25份，增稠剂5～10份。

进一步地，前述制备方法中，按重量份数计，主体树脂55份，活性稀释单体40份，光引发剂7份，流平剂16份，消泡剂15份，耐磨剂19份，增稠剂7份。

不饱和聚酯：由二元酸(或酸酐)与二元醇经缩聚而制得的不饱和线型热固性树脂。它在聚酯的主链中含不饱和键，而醇酸树脂是在侧链中含不饱和键；它是依靠与含有不饱和键的溶剂的自由基聚合而固化，而醇酸树脂是依靠空气中的氧的作用而聚合；而氧对于不饱和聚酯有阻聚作用。不饱和聚酯用于涂料的特点有：树脂透明度高，能形成光亮较为丰满的涂膜，涂膜具有良好的耐水、耐磨、耐溶剂、耐化学药品等性能。本发明选用东和玻璃钢复合材料厂的191型不饱和聚酯。

聚氨酯丙烯酸酯(PUA)的分子中含有丙烯酸官能团和氨基甲酸酯键，固化后的胶黏剂具有聚氨酯的高耐磨性、粘附力、柔韧性、高剥离强度和优良的耐低温性能以及聚丙烯酸酯卓越的光学性能和耐候性，是一种综合性能优良的辐射固化材料。本发明中采用美国沙多玛聚氨酯丙烯酸酯CN965NS。

稀释剂:又称反应性溶剂。既能溶解或分散成膜物质，又能在涂料成膜过程中参与成膜反应，形成不挥发组分而留在涂膜中。本发明中选用甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸-β-羟乙酯具有利于提高附着力的特点，异冰片基丙烯酸酯具有稀释力强、利于提高附着力的特点，苯乙烯和乙酸乙烯酯具有稀释力强的特点。

光引发剂是光固化胶黏剂的重要组分之一，它对固化速率起着决定性作用。光引发剂受紫外光照射后，吸收光的能量，分裂成2个活性自由基，引发光敏树脂和活性稀释剂发生连锁聚合，使胶黏剂交联固化，其特点是快速、环保、节能。本发明选用的2-甲基-2-(4-吗啉基)-1-[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮是一种高效自由基型紫外光引发剂，适用于单，多功能单体紫外光固化体系。具有高效紫外光吸收性。2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮和安息香异丙醚具有引发效率高,热稳定性好,耐黄变,无异味等优点。

消泡剂，又称为除泡剂或破泡剂，在工业生产的过程中会产生许多影响生产的泡沫，需要添加消泡剂。广泛应用于清除胶乳、纺织上浆、食品发酵、生物医药、涂料、石油化工、造纸、工业清洗、污水处理等行业生产过程中产生的有害泡沫。聚醚改性有机硅是在硅氧烷分子中因如聚醚链段制得的聚醚-硅氧烷共聚物(简称硅醚共聚物)。聚醚改性有机硅消泡剂很容易在水中乳化，亦称作“自乳化型消泡剂”，在其浊点温度以上时，失去对水的溶解性和机械稳定性，并耐酸、碱和无机盐，可用于苛刻条件下的消泡。本发明中聚醚改性有机硅消泡剂采用《Si-O-C型聚醚改性有机硅消泡剂乳液的制备及性能研究》(吴仁德等，天津工业大学学报，2010年第29卷第1期)中的方法制备得到。

流平剂，它能促使涂料在干燥成膜过程中形成一个平整、光滑、均匀的涂膜。本发明中采用广州市诺康化工有限公司的NKS-5323型流平剂。

增稠剂：实质上是一种流变助剂，加入增稠剂后能调节流变性，使胶黏剂和密封剂增稠，防止填料沉淀，赋予良好的物理机械稳定性，控制施工过程的流变性(施胶时不流挂、不滴淌、不飞液)，还能起着降低成本的作用。本发明采用聚丙烯酰胺、聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮。

耐磨剂选用的是杭州万景新材料有限公司VK-L16T。

本发明的有益之处在于：本发明提供的一种耐高温紫外光固化涂料的制备方法，操作步骤简单易行，反应条件温和，易控制；所得到的耐高温紫外光固化涂料，经固化成膜后，在400℃的高温下能够保持涂膜不粉化，不脱落，其耐高温性能远远优于市售产品，从而可以应用到对温度要求高的环境中；在紫外性下放置40天，不起泡，不剥落，不裂纹，表现出优良的耐紫外线老化性能；涂料的固化时间短，硬度高，涂膜后72h处于酸或碱的条件下，涂膜外观未出现变化，显示优良的耐化学腐蚀性能。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步的介绍。

本发明中聚醚改性有机硅消泡剂采用《Si-O-C型聚醚改性有机硅消泡剂乳液的制备及性能研究》(吴仁德等，天津工业大学学报，2010年第29卷第1期)中的方法制备得到。其余试剂均为市售产品。

实施例1

一种耐高温紫外光固化涂料的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)分别称取191型不饱和聚酯和聚氨酯丙烯酸酯CN965NS，按质量比1∶1，共50g，37g甲基丙烯酸甲酯和6g 2-甲基-2-(4-吗啉基)-1-[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮，加入反应容器中混合，加热至45℃，高速搅拌分散2h；

(2)将助剂NKS-5323型流平剂10g，有机硅消泡剂13g，耐磨剂VK-L16T 25g，聚丙烯酰胺10g加入反应容器中，混合搅拌，升温至60℃，反应6h即得。

实施例2

(1)分别称取191型不饱和聚酯和聚氨酯丙烯酸酯CN965NS，按质量比2∶1，共65g，43g甲基丙烯酸-β-羟乙酯和10g 2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮，加入反应容器中混合，加热至50℃，高速搅拌分散4h；

(2)将助剂NKS-5323型流平剂20g，有机硅消泡剂17g，耐磨剂VK-L16T 15g，聚乙烯醇5g加入反应容器中，混合搅拌，升温至70℃，反应8h即得。

实施例3

(1)分别称取191型不饱和聚酯和聚氨酯丙烯酸酯CN965NS，按质量比3∶1，共60g，39g异冰片基丙烯酸酯和7g安息香异丙醚，加入反应容器中混合，加热至45℃，高速搅拌分散3h；

(2)将助剂NKS-5323型流平剂15g，有机硅消泡剂15g，耐磨剂VK-L16T20g，聚乙烯吡咯烷酮8g加入反应容器中，混合搅拌，升温至70℃，反应8h即得。

实施例4

(1)分别称取191型不饱和聚酯和聚氨酯丙烯酸酯CN965NS，按质量比1∶1，共55g，41g苯乙烯和8g2-甲基-2-(4-吗啉基)-1-[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮，加入反应容器中混合，加热至50℃，高速搅拌分散3.5h；

(2)将助剂NKS-5323型流平剂13g，有机硅消泡剂16g，耐磨剂VK-L16T 18g，聚乙烯吡咯烷酮6g加入反应容器中，混合搅拌，升温至60℃，反应6h即得。

实施例5

(1)分别称取191型不饱和聚酯和聚氨酯丙烯酸酯CN965NS，按质量比2∶1，共58g，40g乙酸乙烯酯和9g 2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮，加入反应容器中混合，加热至45℃，高速搅拌分散3.5h；

(2)将助剂NKS-5323型流平剂19g，有机硅消泡剂14g，耐磨剂VK-L16T 24g，聚乙烯醇7g加入反应容器中，混合搅拌，升温至65℃，反应7h即得。

实施例6

(1)分别称取191型不饱和聚酯和聚氨酯丙烯酸酯CN965NS，按质量比3∶1，共62g，42g甲基丙烯酸甲酯和10g安息香异丙醚，加入反应容器中混合，加热至50℃，高速搅拌分散2.5h；

(2)将助剂NKS-5323型流平剂12g，有机硅消泡剂14g，耐磨剂VK-L16T 16g，聚乙烯醇9g加入反应容器中，混合搅拌，升温至70℃，反应6h即得。

实施例7

(1)分别称取191型不饱和聚酯和聚氨酯丙烯酸酯CN965NS，按质量比1∶1，共55g，40g甲基丙烯酸-β-羟乙酯和7g 2-甲基-2-(4-吗啉基)-1-[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮，加入反应容器中混合，加热至50℃，高速搅拌分散4h；

(2)将助剂NKS-5323型流平剂16g，有机硅消泡剂15g，耐磨剂VK-L16T 19g，聚丙烯酰胺7g加入反应容器中，混合搅拌，升温至60℃，反应8h即得。

对实施例1～7和市售产品涂覆在木质基材上，在紫外光下固化成膜，进行如下性能测试，其结果如表1所示。

1、固化时间：目测固化时长，瞬间、短、正常和长四个等级表示固化时间由短到长。

2、硬度：按GB/T6739-1996方法检测。采用铅笔硬度等级方法，即6B,5B,4B,3B,2B,B,HB,H,2H,3H,4H,5H,6H,7H,8H,9H表示从软到硬。

3、耐高温：置于400℃下，观测变化。

4、耐紫外线老化(40d)：在紫外光下放置40天，观测。

5、耐5％NaOH：测试板浸入室温的5％NaOH的溶液中，72h，观测外观。

6、耐5％H₂SO₄：测试板浸入室温的5％H₂SO₄的溶液中，72h，观测外观。

表1

由表1可知，本发明的紫外光固化涂料具有优良的耐高温性能和耐紫外线老化性能，固化时间短，硬度高，同时还具有耐化学腐蚀的性能。

Claims

1.一种耐高温紫外光固化涂料的制备方法，其特征在于：是将主体树脂、活性稀释单体、光引发剂，经混合加热高速搅拌分散后，加入助剂，反应6～8h得到紫外光固化涂料的方法。

2.根据权利要求1所述的耐高温紫外光固化涂料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

3.根据权利要求1或2所述的耐高温紫外光固化涂料的制备方法，其特征在于：所述主体树脂为不饱和聚酯和聚氨酯丙烯酸酯；所述活性稀释单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸-β-羟乙酯、异冰片基丙烯酸酯、苯乙烯或乙酸乙烯酯；所述光引发剂为2-甲基-2-(4-吗啉基)-1-[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮、2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮或安息香异丙醚，所述助剂为流平剂、消泡剂、耐磨剂和增稠剂。

4.根据权利要求3所述的耐高温紫外光固化涂料的制备方法，其特征在于：所述流平剂为有机硅流平剂，所述消泡剂为有机硅消泡剂。

5.根据权利要求4所述的耐高温紫外光固化涂料的制备方法，其特征在于：按重量份数计，主体树脂50～65份，活性稀释单体37～43份，光引发剂6～10份，流平剂10～20份，消泡剂13～17份，耐磨剂15～25份，增稠剂5～10份。

6.根据权利要求5所述的耐高温紫外光固化涂料的制备方法，其特征在于：按重量份数计，主体树脂55份，活性稀释单体40份，光引发剂7份，流平剂16份，消泡剂15份，耐磨剂19份，增稠剂7份。