[發明專利]一種水性環氧丙烯酸UV固化涂料及其制備方法

無效

• 申請號: 201310204543.0
• 申請日: 2013-05-28
• 公開（公告）號: CN103265871A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發明（設計）人: 胡飛燕;任碧野;歐陽振圖
• 申請（專利權）人: 華南理工大學;廣東千色花化工有限公司
• 主分類號: C09D163/10
• 分類號: C09D163/10;C08G59/14;C08G59/16
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

技術領域

本發明涉及一種UV固化涂料，特別是涉及一種水性環氧丙烯酸UV固化涂料；具體是涉及一種高性能水性環氧丙烯酸UV固化涂料及其制備方法；該UV固化涂料可應用于木器、紙張、塑料、皮革、金屬、玻璃、陶瓷等多種基材的涂裝。

背景技術

紫外光固化涂料是指在輻照下快速交聯固化成膜的一類新型涂料，由于這類涂料固化采用紫外光照射的方法，使其具有無可比擬的優勢。紫外光固化涂料因其高效環保的特征，已成為世界涂料行業研究的熱點。水性紫外光固化體系融合了紫外光固化涂料和水性涂料的優點，水不但可作體系的稀釋劑，還可以作為分散介質，減少活性稀釋單體的使用，具有環境污染小、便于施工、基本不含單體、固化速度快、節能效率高、不易燃等諸多優點，應用范圍廣，水性光固化體系的應用領域在不斷擴大，可用于木器涂料、塑料清漆、罩印清漆、紙張高檔包裝材料、柔性印刷板、絲網印刷油墨、凹板及平板印刷油墨等，是紫外光固化技術新的發展方向。國內光固化產業自20世紀90年代初實現規模化生產以來，產品產量增長迅速，但是到目前為止，產品的技術含量仍相對較低，附加值不高，所采用的高性能預聚體樹脂主要依賴進口。在此背景下，研究開發擁有自主知識產權的高性能光固化預聚體已成為首要任務。

目前，紫外光固化涂料預聚體所采用的主要有環氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯和丙烯酸酯，而環氧丙烯酸酯是使用量最大，應用范圍最廣的一種預聚體。環氧丙烯酸酯，是由環氧樹脂和（甲基）丙烯酸在催化劑作用下開環酯化制得，它具有固化速度快、附著力強、耐化學品性優的特點。伴隨著高新技術的發展和環保要求的提高，自身粘度高、不耐高溫、斷裂韌性差和使用稀釋單體易造成環境污染的缺點，日益引起人們的關注，因此對其進行改性以提高其使用性能和對進行水性化改造以減少稀釋單體的使用具有重要的現實意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種具有耐水、耐堿、保色性、強韌性，附著力高的水性環氧丙烯酸UV固化涂料及其制備方法。

本發明目的通過如下技術方案實現：

一種水性環氧丙烯酸UV固化涂料的制備方法，包括以下步驟：

（1）在裝有環氧樹脂的反應釜中，通N₂，攪拌升溫至90℃±3℃后加入占環氧樹脂質量0.8%‐1%的催化劑和0.1%‐0.5%的阻聚劑，攪拌均勻后緩慢滴加丙烯酸、脫水蓖麻油脂肪酸和端羧基丁腈橡膠的混合液，控制30min±5min滴加完畢，升溫95‐110℃后保溫反應3‐4.5小時，得改性的環氧丙烯酸預聚體；所述的環氧樹脂為E51、E44環氧樹脂；所述脫水蓖麻油脂肪酸、端羧基丁腈橡膠和丙烯酸的摩爾數分別為環氧基的20%～25%、3%～5%和70%～77%；

（2）將所述改性的環氧丙烯酸預聚體在60℃±3℃加入順酐，再分別加入占環氧樹脂質量0.8%‐1%的催化劑和0.1%‐0.5%的阻聚劑，60℃‐67℃保溫40min，再在68℃‐75℃保溫30min后，冷卻至50～60℃，加入中和劑保溫攪拌15‐20分鐘，控制pH值6‐7，制得水性環氧丙烯酸UV固化預聚物；所述順酐與環氧樹脂的摩爾比為1.8～2:1；所述中和劑為三乙醇胺、二甲氨基乙醇或三乙胺，中和劑與順酐的摩爾比為1:1；

所述步驟（1）和步驟（2）的催化劑為三乙胺、四丁基溴化銨或N,N‐二甲基芐胺；所述步驟（1）和步驟（2）的阻聚劑為對苯二酚、對羥基苯甲醚或2,6‐二叔丁基對甲酚。

進一步地，步驟（1）反應溫度優選為97～108℃。步驟（1）反應時間優選為3～4h。

步（2）所得水性環氧丙烯酸UV固化預聚物在光引發劑的存在下，通過紫外光照射發生光交聯反應，制成UV固化涂層。所述光引發劑為Irgacure2959（2‐羥基‐4‐（2‐羥乙氧基）‐2‐甲基苯甲酮），BP（二苯甲酮），Darocur1173（2‐羥基2‐甲基‐1‐苯基丙酮）中的一種；所述光引發劑的用量為水性環氧丙烯酸UV固化預聚物質量的3%～5%。

一種水性環氧丙烯酸UV固化涂料，其由上述制備方法制得。

本發明利用脫水蓖麻油脂肪酸和柔性的端羧基丁腈橡膠混合改性的環氧丙烯酸預聚體作為主體樹脂，再用順酐水性化，采用此分子量相對較高的水性預聚體而不必加入低分子量的活性稀釋單體，避免了有機溶劑的揮發，在光引發劑存在下，再通過由240～350nm光譜范圍的紫外光照射發生光交聯反應，由此制成UV固化涂料，涂膜具體附著力高、柔韌性好、拉伸強度高、耐水性及熱穩定性好等特點。