一種紫外線光固化涂料的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種涂料，特別是涉及一種紫外線光固化涂料。
【背景技術】
[0002] 光固化涂料主要指在紫外光照射下迅速交聯固化成膜的一類新型涂料，由于其固 化迅速環境友好的特征，已經成為世界涂料行業和絕大多數管理機構所認可，光固化涂料 自商業化以來，已經由當初的僅用于木器涂裝，拓展到大量應用于塑料，紙張，金屬，陶瓷等 多種基材，自上世紀90年代，光固化在國內實現了規模生產，國內光固化涂料年增長率一 直保持在兩位數，并且在以更快的速度增長，如今中國已發展成為繼美國、日本之后，全球 第三大輻射固化產品生產地，其中光固化涂料又是產量最大。
[0003] 雖然我國光固化涂料發展迅速，但產品技術含量較低，附加值不高，許多材料和助 劑只能依賴進口，市場上絕大部分的溶劑型涂料有毒，易燃，污染環境，例如傳統的雙酚A 環氧樹脂由于其對人生理的負作用，因此在某些應用方面已經逐漸被淘汰。水性光固化涂 料對環境無污染，無毒，不易燃，化學穩定性好。鄰甲酚醛環氧樹脂是一種多官能團縮水甘 油醚型環氧樹脂，在國外20世紀70年代已經開始生產使用，由于CN-200的富環氧值，極易 形成高交聯密度的三維結構，而且其固化物富含酚醛骨架，具有優良的耐熱性、電絕緣性、 機械強度和耐化學性，水性聚氨酯是一種新型的聚氨酯體系，以水為溶劑，對環境無污染， 并且具有良好的相容性。韓宏哲用鄰甲酚醛環氧丙烯酸酯與水性聚氨酯丙烯酸酯進行了混 雜固化，并用硅烷偶聯劑進行改性，改進后的熱固性樹脂涂膜具有很好的耐熱性與彈性，但 對于更高的防火隔熱要求不能滿足，本發明選用可以在紫外光下可以進行光固化的水性鄰 甲酚醛環氧丙烯酸酯，并用水性自乳化離子聚氨酯進行混雜固化，在水性聚氨酯中引入親 水基團，使其無需乳化劑即可形成穩定乳液，在樹脂骨架中引入離子基，形成水性離子自乳 化聚氨酯，由于水性聚氨酯良好的相容性可以和鄰甲酚醛環氧丙烯酸酯形成良好的協同作 用，具有良好的潤濕性和分散性。由于水性聚氨酯自身機械強度較差，而鄰甲酚醛環氧丙烯 酸酯的三維化學結構決定了其優異的機械強度與穩定性，再在體系中加入阻燃劑，制備成 水性復合防火涂料，在高溫的環境下依然可以保持較好的物理和化學性能，整個體系互相 起協同作用，分散性好。形成的復合涂料在紫外光照射室溫下即可迅速固化，可廣泛應用于 電子器件、建筑涂料、木器、金屬等基材上。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于提供一種紫外線光固化涂料，該涂料為一種紫外線光固化的水 性酚醛環氧樹脂/水性聚氨酯防火涂料，可提高光固化涂料的穩定性和分散性，具有良好 的阻燃性能，生產效率高，經過改性可用于建筑，電子器件，木器等基材上。
[0005] 本發明的目的是通過以下技術方案實現的： 一種紫外線光固化涂料，所述涂料在鄰甲酚醛環氧樹脂中，丙烯酸的羧基開環氧基生 成丙烯酸酯，環氧樹脂是雙環氧端基的，反應后變成二丙烯酸酯，在紫外光的照射下自由基 聚合形成光固化；該涂料由兩種活性低聚物、光引發劑、活性稀釋劑、阻燃劑，顏料和顏料助 劑組成；該涂料各組分按下述用量混合：鄰甲酚醛環氧丙烯酸酯10% - 20%，水性自乳化聚 氨酯20% - 40%，活性稀釋劑2% -10%，光引發劑0. 5% - 2. 5%，溶劑10% - 30%，阻燃劑0. 1%- 10%，顏料及顏料助劑0. 1% - 5%。
[0006] 所述的一種紫外線光固化涂料，所述活性稀釋劑為甲基丙烯酸-2-羥乙酯。
[0007] 所述的一種紫外線光固化涂料，所述光引發劑為雙芳基膦氧化物或二苯甲酮。
[0008] 所述的一種紫外線光固化涂料，所述顏料助劑消泡劑為聚二甲基硅氧烷。
[0009] 所述的一種紫外線光固化涂料，所述阻燃劑為甲苯基二苯基磷酸酯、磷酸甲苯二 苯酯、氫氧化鎂、氯化石蠟70中的一種或幾種。
[0010] 水性聚氨酯引入離子方法采用王久芬等的陰離子水性聚氨酯合成方法，在聚氨酯 中加入丙酮，高速攪拌使擴鏈之后的聚氨酯形成水分散體系，之后加入亞硫酸氫鈉即可形 成帶有陰離子的水性自乳化聚氨酯。
[0011] 本發明的優點與效果是： 本發明通過混雜固化的方法，將相容性較好的水性自乳化離子聚氨酯與鄰甲酚醛環 氧丙烯酸酯進行混雜，使用甲基丙烯酸-2-羥乙酯作為活性稀釋劑，制備出無毒，不污染環 境，節能，不易燃燒，安全可靠的水性光固化防火涂料。
【具體實施方式】
[0012] 下面結合實施例對本發明進行詳細說明。
[0013] 實施例1 本發明為一種用于建筑用光固化水性鄰甲酚醛環氧丙烯酸酯復合涂料，其所用配方如 下： 鄰甲酚醛環氧丙烯酸酯 15% 水性陰離子聚氨酯 30% 甲基丙烯酸-2-羥乙酯 7.5% 二苯甲酮 1. 8% 甲苯基二苯基磷酸酯 7.5% 聚^甲基硅氧烷 0. 5% 水 27. 7% 將鄰甲酚醛環氧丙烯酸酯、水性聚氨酯、甲基丙烯酸-2-羥乙酯、二苯甲酮、聚二甲基 硅氧烷均勻混合，加入去離子水攪拌，制成乳液。再在乳液中加入PH調節劑丁基乙醇胺、甲 苯基二苯基磷酸酯30°C下攪拌分散30min。放入50°C烘箱中半小時可得到復合涂料，固化 成型：在紫外光照射下30- 40s完成固化。
[0014] 實施例2 本發明為一種用于電子器件涂層的水性光固化酚醛環氧丙烯酸酯復合防火涂料，其所 用配方如下： 鄰甲酚醛環氧丙烯酸酯 10% 水性聚氨酯 40% 甲基丙烯酸-2-羥乙酯 8.5% 2-羥基-2-甲基苯基丙烷-1-酮1. 4% 磷酸甲苯二苯酯 12% 聚^甲基硅氧烷 8% 水 20. 1% 將鄰甲酚醛環氧丙烯酸酯、溶解有甲基丙烯酸-2-羥乙酯的水性離子聚氨酯、2-羥 基-2-甲基苯基丙烷-1-酮、聚二甲基硅氧烷均勻混合，加入去離子水攪拌，制成乳液。再 在乳液中加入PH調節劑丁基乙醇胺、磷酸甲苯二苯酯，30°C下攪拌分散30min，放入50°C烘 箱中半小時可得到復合涂料，在紫外光照射下60- 70s完成固化。
[0015] 實施例3 本發明為一種用于水性光固化酚醛環氧丙烯酸酯復合防火涂料，其所用配方如下： 鄰甲酚醛環氧丙烯酸酯 20% 水性聚氨酯 40% 甲基丙烯酸-2-羥乙酯 6.5% 2-羥基-2-甲基苯基丙烷-1-酮1. 4% 氫氧化鎂 12% 聚^甲基硅氧烷 8. 6% 水 11.5% 將鄰甲酚醛環氧丙烯酸酯、溶解有甲基丙烯酸-2-羥乙酯的水性聚氨酯溶、2-羥 基-2-甲基苯基丙烷-1-酮、聚二甲基硅氧烷均勻混合，加入去離子水攪拌，制成70%濃度 的乳液。再在乳液中加入PH調節劑丁基乙醇胺、研磨好的納米級氫氧化鎂，30°C下攪拌分 散30min，得到分散有納米級氫氧化鎂阻燃劑的懸浮液，再放入50°C烘箱中半小時得到復 合涂料，在紫外光照射下40- 50s完成固化。
[0016] 對比例 本發明為一種用于水性光固化酚醛環氧丙烯酸酯/水性聚氨酯涂料，其所用配方如 下： 鄰甲酚醛環氧丙烯酸酯 35% 水性聚氨酯 15% 甲基丙烯酸-2-羥乙酯 15% 2-羥基-2-甲基苯基丙烷-1-酮1. 4% 聚^甲基硅氧烷 8. 6% 水 30% 將鄰甲酚醛環氧丙烯酸酯、溶解有甲基丙烯酸-2-羥乙酯的水性聚氨酯溶、2-羥 基-2-甲基苯基丙烷-1-酮、聚二甲基硅氧烷均勻混合，加入去離子水攪拌，制成乳液。再 在乳液中加入PH調節劑丁基乙醇胺，30°C下攪拌分散30min，放入50°C烘箱中半小時可得 到復合涂料，在紫外光照射下40- 50s完成固化。
[0017] 性能測試：對涂料進行性能測試，得到結果如下：
根據國家標準要求GB8624-2012建筑材料分級要求，以上發明涂料均符合國家防火隔 熱涂料標準，在加入了阻燃劑后，實施例1-3其阻燃性能相比對比涂料提升效果明顯，實施 例3相比實施例1、實施例2、對比例硬度提升了一個等級，是因為鄰甲酚醛環氧丙烯酸酯交 聯結構加入使復合涂料的機械強度和耐磨性能得到了加強，加入了水性聚氨酯使整個復合 涂料體系耐化學腐蝕能力得到了改善。
[0018] 本發明所生產的水性光固化涂料性能優異，在傳統的光固化粉末涂料基礎上進行 改進，生成了水性光固化酚醛環氧丙烯酸酯涂料，并選用水性自乳化離子聚氨酯進行混雜 復合，進一步提高其分散性，由于酚醛環氧樹脂自身阻燃性能良好，再在其中加入不同應用 的阻燃劑，體系阻燃性能得到進一步改進，水性聚氨酯的加入增強了體系透氣性，鄰甲酚醛 環氧丙烯酸酯的加入提高了體系的穩定性，經實驗整個體系相容性良好，在紫外光照射下 固化速度快，原料成本低廉，生產效率高，易于工業化，應用十分廣泛，整個工藝過程無有毒 溶劑釋放，是一種無毒無污染的環境友好型涂料。
【主權項】
1. 一種紫外線光固化涂料，其特征在于，所述涂料在鄰甲酚醛環氧樹脂中，丙烯酸的羧 基開環氧基生成丙烯酸酯，環氧樹脂是雙環氧端基的，反應后變成二丙烯酸酯，在紫外光的 照射下自由基聚合形成光固化；該涂料由兩種活性低聚物、光引發劑、活性稀釋劑、阻燃劑， 顏料和顏料助劑組成；該涂料各組分按下述用量混合：鄰甲酚醛環氧丙烯酸酯10% - 20%， 水性自乳化聚氨酯20% - 40%，活性稀釋劑2% -10%，光引發劑0. 5% - 2. 5%，溶劑10% - 30%， 阻燃劑0. 1% -10%，顏料及顏料助劑0. 1% - 5%。2. 根據權利要求1所述的一種紫外線光固化涂料，其特征在于，所述活性稀釋劑為甲 基丙烯酸-2-羥乙酯。3. 根據權利要求1所述的一種紫外線光固化涂料，其特征在于，所述光引發劑為雙芳 基膦氧化物或二苯甲酮。4. 根據權利要求1所述的一種紫外線光固化涂料，其特征在于，所述顏料助劑消泡劑 為聚二甲基硅氧烷。5. 根據權利要求1所述的一種紫外線光固化涂料，其特征在于，所述阻燃劑為甲苯基 二苯基磷酸酯、磷酸甲苯二苯酯、氫氧化鎂、氯化石蠟70中的一種或幾種。
【專利摘要】本發明一種紫外光固化防火涂料，由下述部分組成：鄰甲酚醛環氧丙烯酸酯，水性自乳化離子聚氨酯，阻燃劑，光引發劑，溶劑，顏料和填料助劑組成。由鄰甲酚醛環氧丙烯酸酯和水性自乳化陰離子聚氨酯進行混雜，由于水性聚氨酯自身機械強度較差，因此使用鄰甲酚醛環氧丙烯酸酯與其混雜，提高了機械強度和穩定性，再在其中添加阻燃劑，阻燃性能大大提升。經過改性可用于建筑防火隔熱涂料、電子器件表面涂膜，該水性涂料以水為溶劑，無毒，不污染環境，可作為環保材料，耐熱耐潮濕，耐化學腐蝕，在紫外光的照射下室溫即可迅速固化。
【IPC分類】C09D163/10, C09D7/12, C09D175/04, C09D5/18
【公開號】CN105131800
【申請號】CN201510547669
【發明人】葛鐵軍, 王成城, 朱娜
【申請人】沈陽化工大學
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年8月31日