一種耐高溫紫外光固化涂料的制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種耐高溫紫外光固化涂料的制備方法，是將主體樹脂、活性稀釋單體、光引發劑，經混合加熱高速攪拌分散后，加入助劑，反應6～8h得到紫外光固化涂料。本發明提供的耐高溫紫外光固化涂料的制備方法，操作步驟簡單易行，反應條件溫和，易控制；所得到的耐高溫紫外光固化涂料，經固化成膜后，在400℃的高溫下能夠保持涂膜不粉化，不脫落，其耐高溫性能遠遠優于市售產品，從而可以應用到對溫度要求高的環境中；在紫外光下放置40天，不起泡，不剝落，不裂紋，表現出優良的耐紫外線老化性能；涂料的固化時間短，硬度高，涂膜后72h處于酸或堿的條件下，涂膜外觀未出現變化，顯示優良的耐化學腐蝕性能。
【專利說明】一種耐高溫紫外光固化涂料的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種耐高溫紫外光固化涂料的制備方法，屬于紫外光固化涂料領域。
【背景技術】
[0002] 紫外光固化涂料是近幾十年來開發成功的一種環保節能涂料。它具有許多傳統涂 料無法比擬的優點：節省能源，能量利用率高；無溶劑排放，安全無污染；固化速度快，生產 效率高；可涂裝對熱敏感的基材；涂膜質量高、涂層性能優異。進入21世紀，人們環保意識 不斷增強，越來越多的選擇環保產品，今后這一綠色環保產品必將得到更大的發展。
[0003] 紫外光固化涂料主要由低聚物、單體、光引發劑及助劑組成。紫外光固化的主要反 應歷程是由輻射引起光引發劑分解，生成活性自由基引發單體/低聚物聚合交聯。在過去 的幾年中，紫外光固化涂料在光纖涂層、CD涂層/DVD粘合劑、信用卡、木材、飲料罐、食品包 裝、雜志封面、醫療器械和汽車行業中都有著十分迅速的發展。紫外光固化涂料擁有巨大的 市場潛力，其在整個涂料產品中的比例正在逐年增長。紫外光固化涂料優點是固化時間短 (幾分之一秒到幾分鐘）、固化溫度低、揮發分低，為省能源、省資源、無公害、高效率的涂料 新品種。
[0004] ZL200910264159. 3公開了一種耐高溫透明隔熱紫外光固化涂料的制備方法。 ZL201410050033. 7公開了一種耐高溫紫外光固化涂料及其制備方法。雖然具有一定的耐高 溫性能，但是仍存在耐高溫性能不夠優異，耐化學腐蝕和耐紫外線老化性能差等問題。
[0005] 因此，發展一種操作簡單易行的制備方法，得到一種耐高溫紫外光固化涂料，提升 耐高溫的性能，同時兼具耐化學腐蝕和耐紫外線老化性能，從而擴大其應用的范圍，顯得尤 為必要。
【發明內容】
[0006] 為解決現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種耐高溫紫外光固化涂料的制 備方法，方法簡單易行，所得紫外光固化涂料具有優良的耐高溫特性。
[0007] 為了實現上述目標，本發明采用如下的技術方案：
[0008] 一種耐高溫紫外光固化涂料的制備方法，是將主體樹脂、活性稀釋單體、光引發 劑，經混合加熱高速攪拌分散后，加入助劑，反應6?8h得到紫外光固化涂料的方法。
[0009] 前述制備方法，具體包括以下步驟：
[0010] ⑴分別稱取主體樹脂、活性稀釋單體和光引發劑，加入反應容器中混合，加熱至 45 °C?50 °C，高速攪拌分散2?4h ;
[0011] ⑵將助劑加入反應容器中，混合攪拌，升溫至60°C?70°C，反應6?8h即得。
[0012] 前述制備方法中，主體樹脂為不飽和聚酯和聚氨酯丙烯酸酯；活性稀釋單體為 甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸-β-羥乙酯、異冰片基丙烯酸酯、苯乙烯或乙酸乙烯酯； 光引發劑為2-甲基-2-(4-嗎啉基）-1-[4-(甲硫基）苯基]-1-丙酮、2-羥基-2-甲 基-l-[4-(2-羥基乙氧基）苯基]-1-丙酮或安息香異丙醚，助劑為流平劑、消泡劑、耐磨劑 和增稠劑。
[0013] 前述制備方法中，流平劑為有機硅流平劑，消泡劑為有機硅消泡劑。
[0014] 前述制備方法中，按重量份數計，主體樹脂50?65份，活性稀釋單體37?43份， 光引發劑6?10份，流平劑10?20份，消泡劑13?17份，耐磨劑15?25份，增稠劑5? 10份。
[0015] 進一步地，前述制備方法中，按重量份數計，主體樹脂55份，活性稀釋單體40份， 光引發劑7份，流平劑16份，消泡劑15份，耐磨劑19份，增稠劑7份。
[0016] 不飽和聚酯：由二元酸（或酸酐）與二元醇經縮聚而制得的不飽和線型熱固性樹 月旨。它在聚酯的主鏈中含不飽和鍵，而醇酸樹脂是在側鏈中含不飽和鍵；它是依靠與含有不 飽和鍵的溶劑的自由基聚合而固化，而醇酸樹脂是依靠空氣中的氧的作用而聚合；而氧對 于不飽和聚酯有阻聚作用。不飽和聚酯用于涂料的特點有：樹脂透明度高，能形成光亮較為 豐滿的涂膜，涂膜具有良好的耐水、耐磨、耐溶劑、耐化學藥品等性能。本發明選用東和玻璃 鋼復合材料廠的191型不飽和聚酯。
[0017] 聚氨酯丙烯酸酯（PUA)的分子中含有丙烯酸官能團和氨基甲酸酯鍵，固化后的膠 黏劑具有聚氨醋的高耐磨性、粘附力、柔韌性、高剝離強度和優良的耐低溫性能以及聚丙烯 酸酯卓越的光學性能和耐候性，是一種綜合性能優良的輻射固化材料。本發明中采用美國 沙多瑪聚氨酯丙烯酸酯CN965NS。
[0018] 稀釋劑：又稱反應性溶劑。既能溶解或分散成膜物質，又能在涂料成膜過程中參 與成膜反應，形成不揮發組分而留在涂膜中。本發明中選用甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯 酸-β -羥乙酯具有利于提高附著力的特點，異冰片基丙烯酸酯具有稀釋力強、利于提高附 著力的特點，苯乙烯和乙酸乙烯酯具有稀釋力強的特點。
[0019] 光引發劑是光固化膠黏劑的重要組分之一，它對固化速率起著決定性作用。光 引發劑受紫外光照射后，吸收光的能量，分裂成2個活性自由基，引發光敏樹脂和活性稀 釋劑發生連鎖聚合，使膠黏劑交聯固化，其特點是快速、環保、節能。本發明選用的2-甲 基-2-(4-嗎啉基）-1-[4-(甲硫基）苯基]-1-丙酮是一種高效自由基型紫外光引發 劑，適用于單，多功能單體紫外光固化體系。具有高效紫外光吸收性。2-羥基-2-甲 基-l-[4-(2-羥基乙氧基）苯基]-1-丙酮和安息香異丙醚具有引發效率高，熱穩定性好， 耐黃變，無異味等優點。
[0020] 消泡劑，又稱為除泡劑或破泡劑，在工業生產的過程中會產生許多影響生產的泡 沫，需要添加消泡劑。廣泛應用于清除膠乳、紡織上漿、食品發酵、生物醫藥、涂料、石油化 工、造紙、工業清洗、污水處理等行業生產過程中產生的有害泡沫。聚醚改性有機硅是在硅 氧烷分子中因如聚醚鏈段制得的聚醚-硅氧烷共聚物（簡稱硅醚共聚物）。聚醚改性有機 硅消泡劑很容易在水中乳化，亦稱作"自乳化型消泡劑"，在其濁點溫度以上時，失去對水的 溶解性和機械穩定性，并耐酸、堿和無機鹽，可用于苛刻條件下的消泡。本發明中聚醚改性 有機硅消泡劑采用《Si-o-c型聚醚改性有機硅消泡劑乳液的制備及性能研宄》（吳仁德等， 天津工業大學學報，2010年第29卷第1期）中的方法制備得到。
[0021] 流平劑，它能促使涂料在干燥成膜過程中形成一個平整、光滑、均勻的涂膜。本發 明中采用廣州市諾康化工有限公司的NKS-5323型流平劑。
[0022] 增稠劑：實質上是一種流變助劑，加入增稠劑后能調節流變性，使膠黏劑和密封 劑增稠，防止填料沉淀，賦予良好的物理機械穩定性，控制施工過程的流變性（施膠時不流 掛、不滴淌、不飛液），還能起著降低成本的作用。本發明采用聚丙烯酰胺、聚乙烯醇或聚乙 烯吡咯烷酮。
[0023] 耐磨劑選用的是杭州萬景新材料有限公司VK-L16T。
[0024] 本發明的有益之處在于：本發明提供的一種耐高溫紫外光固化涂料的制備方法， 操作步驟簡單易行，反應條件溫和，易控制；所得到的耐高溫紫外光固化涂料，經固化成膜 后，在400°C的高溫下能夠保持涂膜不粉化，不脫落，其耐高溫性能遠遠優于市售產品，從 而可以應用到對溫度要求高的環境中；在紫外性下放置40天，不起泡，不剝落，不裂紋，表 現出優良的耐紫外線老化性能；涂料的固化時間短，硬度高，涂膜后72h處于酸或堿的條件 下，涂膜外觀未出現變化，顯示優良的耐化學腐蝕性能。
【具體實施方式】
[0025] 以下結合具體實施例對本發明作進一步的介紹。
[0026] 本發明中聚醚改性有機硅消泡劑采用《Si-0-C型聚醚改性有機硅消泡劑乳液的 制備及性能研宄》（吳仁德等，天津工業大學學報，2010年第29卷第1期）中的方法制備得 到。其余試劑均為市售產品。
[0027] 實施例1
[0028] 一種耐高溫紫外光固化涂料的制備方法，具體包括以下步驟：
[0029] (1)分別稱取191型不飽和聚酯和聚氨酯丙烯酸酯CN965NS，按質量比1 : 1，共 50g，37g甲基丙烯酸甲酯和6g 2-甲基-2-(4-嗎啉基）-1-[4-(甲硫基）苯基]-1-丙酮， 加入反應容器中混合，加熱至45°C，高速攪拌分散2h ;
[0030] (2)將助劑NKS-5323型流平劑10g，有機硅消泡劑13g，耐磨劑VK-L16T 25g，聚丙 烯酰胺IOg加入反應容器中，混合攪拌，升溫至60°c，反應6h即得。
[0031] 實施例2
[0032] 一種耐高溫紫外光固化涂料的制備方法，具體包括以下步驟：
[0033] (1)分別稱取191型不飽和聚酯和聚氨酯丙烯酸酯CN965NS，按質量比2 : 1， 共65g，43g甲基丙烯酸-β-羥乙酯和IOg 2-羥基-2-甲基-l-[4-(2-羥基乙氧基）苯 基]-1-丙酮，加入反應容器中混合，加熱至50°C，高速攪拌分散4h ;
[0034] (2)將助劑NKS-5323型流平劑20g，有機硅消泡劑17g，耐磨劑VK-L16T 15g，聚乙 烯醇5g加入反應容器中，混合攪拌，升溫至70°C，反應8h即得。
[0035] 實施例3
[0036] 一種耐高溫紫外光固化涂料的制備方法，具體包括以下步驟：
[0037] (1)分別稱取191型不飽和聚酯和聚氨酯丙烯酸酯CN965NS，按質量比3 : 1，共 60g，39g異冰片基丙稀酸醋和7g安息香異丙醚，加入反應容器中混合，加熱至45°C，高速攪 拌分散3h ;
[0038] (2)將助劑NKS-5323型流平劑15g，有機硅消泡劑15g，耐磨劑VK-L16T20g，聚乙 烯吡咯烷酮8g加入反應容器中，混合攪拌，升溫至70°C，反應8h即得。
[0039] 實施例4
[0040] 一種耐高溫紫外光固化涂料的制備方法，具體包括以下步驟：
[0041] (1)分別稱取191型不飽和聚酯和聚氨酯丙烯酸酯CN965NS，按質量比I : 1，共 55g，41g苯乙烯和8g2-甲基-2- (4-嗎啉基）-1-[4-(甲硫基）苯基]-1-丙酮，加入反應容 器中混合，加熱至50°C，高速攪拌分散3. 5h ;
[0042] (2)將助劑NKS-5323型流平劑13g，有機硅消泡劑16g，耐磨劑VK-L16T 18g，聚乙 烯吡咯烷酮6g加入反應容器中，混合攪拌，升溫至60°C，反應6h即得。
[0043] 實施例5
[0044] 一種耐高溫紫外光固化涂料的制備方法，具體包括以下步驟：
[0045] (1)分別稱取191型不飽和聚酯和聚氨酯丙烯酸酯CN965NS，按質量比2 : 1，共 58g，40g乙酸乙烯酯和9g 2-羥基-2-甲基-l-[4-(2-羥基乙氧基）苯基]-1-丙酮，加入 反應容器中混合，加熱至45°C，高速攪拌分散3. 5h ;
[0046] (2)將助劑NKS-5323型流平劑19g，有機硅消泡劑14g，耐磨劑VK-L16T 24g，聚乙 烯醇7g加入反應容器中，混合攪拌，升溫至65°C，反應7h即得。
[0047] 實施例6
[0048] 一種耐高溫紫外光固化涂料的制備方法，具體包括以下步驟：
[0049] (1)分別稱取191型不飽和聚酯和聚氨酯丙烯酸酯CN965NS，按質量比3 : 1，共 62g，42g甲基丙烯酸甲酯和IOg安息香異丙醚，加入反應容器中混合，加熱至50°C，高速攪 拌分散2. 5h ;
[0050] (2)將助劑NKS-5323型流平劑12g，有機硅消泡劑14g，耐磨劑VK-L16T 16g，聚乙 烯醇9g加入反應容器中，混合攪拌，升溫至70°C，反應6h即得。
[0051] 實施例7
[0052] 一種耐高溫紫外光固化涂料的制備方法，具體包括以下步驟：
[0053] (1)分別稱取191型不飽和聚酯和聚氨酯丙烯酸酯CN965NS，按質量比1 : 1， 共55g，40g甲基丙烯酸-β-羥乙酯和7g 2-甲基-2-(4-嗎啉基）-1-[4-(甲硫基）苯 基]-1-丙酮，加入反應容器中混合，加熱至50°C，高速攪拌分散4h ;
[0054] (2)將助劑NKS-5323型流平劑16g，有機硅消泡劑15g，耐磨劑VK-L16T 19g，聚丙 烯酰胺7g加入反應容器中，混合攪拌，升溫至60°C，反應8h即得。
[0055] 對實施例1?7和市售產品涂覆在木質基材上，在紫外光下固化成膜，進行如下性 能測試，其結果如表1所示。
[0056] 1、固化時間：目測固化時長，瞬間、短、正常和長四個等級表示固化時間由短到長。
[0057] 2、硬度：按GB/T6739-1996方法檢測。采用鉛筆硬度等級方法，即6B，5B，4B，3B，2 B, B, HB, H, 2H, 3H, 4H, 5H, 6H, 7H, 8H, 9H 表示從軟到硬。
[0058] 3、耐高溫：置于400°C下，觀測變化。
[0059] 4、耐紫外線老化（40d):在紫外光下放置40天，觀測。
[0060] 5、耐5% NaOH :測試板浸入室溫的5% NaOH的溶液中，72h，觀測外觀。
[0061] 6、耐5% H2SO4:測試板浸入室溫的5% H2SO4的溶液中，72h，觀測外觀。
[0062] 表 1
[0063]
【權利要求】
1. 一種耐高溫紫外光固化涂料的制備方法，其特征在于：是將主體樹脂、活性稀釋單 體、光引發劑，經混合加熱高速攪拌分散后，加入助劑，反應6?8h得到紫外光固化涂料的 方法。
2. 根據權利要求1所述的耐高溫紫外光固化涂料的制備方法，其特征在于：包括以下 步驟： (1) 分別稱取主體樹脂、活性稀釋單體和光引發劑，加入反應容器中混合，加熱至 45 °C?50 °C，高速攪拌分散2?4h ; (2) 將助劑加入反應容器中，混合攪拌，升溫至60 °C?70 °C，反應6?8h即得。
3. 根據權利要求1或2所述的耐高溫紫外光固化涂料的制備方法，其特征在于：所 述主體樹脂為不飽和聚酯和聚氨酯丙烯酸酯；所述活性稀釋單體為甲基丙烯酸甲酯、甲 基丙烯酸-0-羥乙酯、異冰片基丙烯酸酯、苯乙烯或乙酸乙烯酯；所述光引發劑為2-甲 基-2- (4-嗎啉基）-1- [4-(甲硫基）苯基]-1-丙酮、2-羥基-2-甲基-1- [4- (2-羥基乙氧 基）苯基]-1-丙酮或安息香異丙醚，所述助劑為流平劑、消泡劑、耐磨劑和增稠劑。
4. 根據權利要求3所述的耐高溫紫外光固化涂料的制備方法，其特征在于：所述流平 劑為有機硅流平劑，所述消泡劑為有機硅消泡劑。
5. 根據權利要求4所述的耐高溫紫外光固化涂料的制備方法，其特征在于：按重量份 數計，主體樹脂50?65份，活性稀釋單體37?43份，光引發劑6?10份，流平劑10?20 份，消泡劑13?17份，耐磨劑15?25份，增稠劑5?10份。
6. 根據權利要求5所述的耐高溫紫外光固化涂料的制備方法，其特征在于：按重量份 數計，主體樹脂55份，活性稀釋單體40份，光引發劑7份，流平劑16份，消泡劑15份，耐磨 劑19份，增稠劑7份。
【文檔編號】C09D7/12GK104497815SQ201410808687
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月23日 優先權日:2014年12月23日
【發明者】俞金根, 柴凌燕 申請人:湖州南潯雙林振森實木加工廠