專利名稱：Uv固化高硬耐磨阻燃涂層材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種UV固化涂層材料，具體涉及一種亮光或啞光的UV固化高硬耐磨阻燃涂層材料。
背景技術(shù)：
21世紀以來，隨著我國人均生活水平的提高，人們普遍重視生活品質(zhì)，對家居環(huán)境的裝飾也越來越多。隨著木材、纖維、塑料、橡膠等一些易燃的裝飾材料大量進入家居環(huán)境， 其阻燃防火性問題也日益突出。人們在享受家庭舒適安逸的同時，逐漸意識到家居環(huán)境火災(zāi)安全的重要性和緊迫性，這就為建筑裝飾材料的安全性能提出更高的要求。同時隨著我國經(jīng)濟的迅猛發(fā)展和人們生活水平大幅度的提高，人們對裝飾漆的要求也進一步提高。在要求傳統(tǒng)家庭裝飾功能外，還因在公共環(huán)境中裝飾物的使用越來越多，對其耐磨性、硬度等方面提出更高的要求。傳統(tǒng)的阻燃涂層材料基本施工在底層，且通常只有添加單一的阻燃劑。這些添加型的阻燃劑勢必會影響涂層材料硬度、耐磨性及其透過率。此外，盡管通過優(yōu)化的分散工藝能維持傳統(tǒng)的阻燃劑在涂層材料的分散性，但顆粒在涂層材料中的穩(wěn)定性較差，放置一段時間后，阻燃劑會沉淀分離出來。如CN1065667A報道了一種由26-32 wt%硼砂、12-16 wt% 硫酸鈉、40-50 wt%氯化鈉、6-10 wt%滑石粉組成的透明防火涂層材料,可以用在木材、膠合板材料中。但由于大量無機物的存在，使其透明性不高且耐水性不好?，F(xiàn)有的紫外光(UV)固化阻燃涂層材料的一個研究方向是采用含磷、氮等阻燃元素的低聚物、單體或阻燃劑。CN 101497756公開了一種可輻射固化膨脹型透明阻燃涂層及其制備方法，采用含磷丙烯酸樹脂和含氮丙烯酸樹脂混合得到膨脹型透明阻燃涂層，對基材具有較好的防火保護作用。CN 1335352A報道了一種輻射可固化的含磷氮化物無鹵阻燃劑的制備方法，采用多功能團含磷化合物、丙烯酸化的多元醇和多羥基的取代一元胺或二元胺為反應(yīng)基質(zhì)，從而獲得可輻射固化的含氮磷化物無鹵阻燃劑。該阻燃劑可以應(yīng)用于建筑、 涂層、塑料和電線電纜中。但是其缺點是含磷、氮丙烯酸樹脂合成工藝比較復(fù)雜，成本較高且所得涂層的機械性能較差。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述問題，本發(fā)明的涂層材料選擇耐磨性樹脂主體，考慮樹脂主體和不同體系底漆的兼容性，該涂層材料采用功能樹脂協(xié)同作用。通過將含硅、磷、硼等阻燃元素的功能溶膠和經(jīng)有機改性、具有粒徑梯度的功能填料同時引入到樹脂體系中，保證了涂層材料具有優(yōu)良阻燃性能的同時還擁有優(yōu)異的物理性能，并且涂層材料擁有卓越的穩(wěn)定性和涂層材料透明度，從而形成一種UV固化高硬耐磨阻燃涂層材料。若在基材上涂布該涂層材料可以大幅度提升涂層材料的耐磨性和抗刮傷性，保證長時間使用后仍能維持基材的裝飾性能。涂層材料中基本無揮發(fā)性溶劑，使用過程中無污染排放，對人體無害，屬于一種環(huán)保型涂層材料。通過針對涂層材料組分的優(yōu)化，保證提供涂層材料固化后的性能最佳化，減少了涂布量，降低涂層材料成本。該涂層材料適用于木器和各種塑料表面。本發(fā)明所提出的一種UV固化高硬耐磨阻燃涂層材料，其特征在于，該涂層材料的各組分及其重量百分含量如下
組成重量百分含量wt%
UV固化樹脂20-70%
活性稀釋劑20-50%
功能溶膠5-40%
功能填料0-10%
引發(fā)劑3-5%
流平劑O. 1-0. 6%
具體制備方法如下在分散釜中加入UV固化樹脂、活性稀釋劑、功能溶溶膠、功能填料、引發(fā)劑及流平劑，在1000-2000 rpm轉(zhuǎn)速下攪拌O. 5-3小時。即可得到UV固化高硬耐磨阻燃涂層材料。本發(fā)明所提出的一種UV固化高硬耐磨阻燃涂層材料，其特征在于，功能溶膠為含硅、磷、硼中兩種或三種元素的溶膠，溶膠中含有硅烷偶聯(lián)劑。本發(fā)明所提出的一種UV固化高硬耐磨阻燃涂層材料的制備方法，其特征在于，功能填料為經(jīng)有機改性的滑石粉、蒙脫土中的至少一種，并具有明顯粒徑梯度的顆粒，其粒徑為 500_1000nm。本發(fā)明所提出的一種UV固化高硬耐磨阻燃涂層材料，其特征在于，UV固化樹脂為環(huán)氧丙烯酸酯齊聚物、聚氨酯丙烯酸酯齊聚物、聚酯丙烯酸酯齊聚物、氨基丙烯酸酯齊聚物、純丙烯酸脂齊聚物、不飽和聚酯齊聚物、聚氧化丙烯酸多元醇齊聚物、磷改性丙烯酸酯齊聚物中的至少一種。本發(fā)明所提出的一種UV固化高硬耐磨阻燃涂層材料，其特征在于，活性稀釋劑為
新戊二醇二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、雙季戊四醇五丙烯酸酯、季戊四醇六丙烯酸酯、1、6-己二醇二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇單甲基丙烯酸酯、甲氧基三丙二醇單丙烯酸酯、甲氧基丙氧基新戊二醇單丙烯酸酯、 甲氧基乙氧基三羥甲基丙烷二丙烯酸酯、含氨基甲酸酯、環(huán)碳酸酯的單丙烯酸酯、烷氧基三官能團丙烯酸酯、三官能團甲基丙烯酸酯、脂肪族單丙烯酸酯、氨基甲酸酯單丙烯酸酯、三乙氧基三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三丙氧基丙三醇三丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯，乙氧基三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯中至少一種。
本發(fā)明所提出的一種UV固化高硬耐磨阻燃涂層材料，其特征在于，所述的功能溶膠是由如下組分制得
組成質(zhì)量百分含量Wt%
正硅酸乙酯30-50%
硼酸三甲酯0-20 %
亞磷酸三甲酯0-20%
Y-甲基丙烯酰氧基三甲氧娃燒30-50%
去尚子水5-10%醋酸O. i-i%
具體制備方法如下在反應(yīng)器中先加入正硅酸乙酯、硼酸三甲酯、亞磷酸三甲酯、
Y-甲基丙烯酰氧基三甲氧硅烷，攪拌均勻后加入去離子水和醋酸，攪拌反應(yīng)6-8小時后陳化24小時，即得功能溶膠。本發(fā)明所提出的一種UV固化高硬耐磨阻燃涂層材料，其特征在于，該涂層材料可應(yīng)用于木器和各種塑料表面。
具體實施例方式以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的說明。本發(fā)明的UV固化高硬耐磨涂層材料可以通過微調(diào)配比實現(xiàn)亮光和啞光兩種裝飾效果。實施例I (以下均以質(zhì)量份數(shù)計)，功能溶膠的組分及其配比為
組成質(zhì)量百分含量wt%
正硅酸乙酯30%
硼酸三甲酯0%
亞磷酸三甲酯20%
Y-甲基丙烯酰氧基三甲氧硅烷45%
去離子水5%
醋酸O. 5%
實施例2 (以下均以質(zhì)量百分比計)，功能溶膠的組分及其配比為
組成質(zhì)量百分含量wt%
正硅酸乙酯30%
硼酸三甲酯15%
亞磷酸三甲酯15%
Y-甲基丙烯酰氧基三甲氧硅烷35%
去離子水5%
醋酸O. 5%
實施例3(以下均以質(zhì)量百分比計)，功能溶膠的組分及其配比為
組成質(zhì)量百分含量wt%
正硅酸乙酯20%
硼酸三甲酯15%
亞磷酸三甲酯15%
Y-甲基丙烯酰氧基三甲氧硅烷45%
去離子水5%
醋酸O. 5%
實施例4 (以下均以質(zhì)量百分比計)，功能溶膠的組分及其配比為
組成質(zhì)量百分含量wt%
正硅酸乙酯20%
硼酸三甲酯15%
亞磷酸三甲酯15%Y-甲基丙烯酰氧基三甲氧硅烷45%
去離子水5%
醋酸O. 5%
具體制備方法如下在反應(yīng)器中先加入正硅酸乙酯、硼酸三甲酯、亞磷酸三甲酯、
Y-甲基丙烯酰氧基三甲氧硅烷，攪拌均勻后加入去離子水和醋酸，攪拌反應(yīng)6-8小時后陳化24小時，即得功能溶膠。實施例5(以下均以質(zhì)量份數(shù)計)，為亮光漆。一種UV固化高硬耐磨涂層材料，組分及其配比為
質(zhì)量百分含量wt% 20%
20%
20%
10%
30%
0%
O. 3%
組成
環(huán)氧丙烯酸酯齊聚物聚氨酯丙烯酸酯齊聚物二丙二醇二丙烯酸酯三羥甲基丙烷三丙烯酸酯實例I功能溶膠功能填料流平劑
光引發(fā)劑3%
實施例6 (以下均以質(zhì)量百分比計)，為亮光漆。組成
環(huán)氧丙烯酸酯齊聚物聚氨酯丙烯酸酯齊聚物磷改性丙烯酸酯齊聚物二丙二醇二丙烯酸酯三羥甲基丙烷三丙烯酸酯實施例2功能溶膠流平劑
光引發(fā)劑3%
實施例7(以下均以質(zhì)量百分比計)，為啞光漆。組成
環(huán)氧丙烯酸酯齊聚物氨基丙烯酸酯齊聚物二丙二醇二丙烯酸酯三羥甲基丙烷三丙烯酸酯實例3功能溶膠
有機改性滑石粉(粒度間隔為500nm)
流平劑
光引發(fā)劑3%
實施例8 (以下均以質(zhì)量百分比計)，為啞光漆。組成質(zhì)量百分含量wt%
質(zhì)量百分含量wt% 25%
10%
10%
15%
15%
25%
O. 3%
質(zhì)量百分含量wt% 25%
20%
10%
10%
30%
5%
O. 3%環(huán)氧丙烯酸酯齊聚物25%
磷改性丙烯酸酯齊聚物15%
1、6_己二醇二丙烯酸酯20%
實例4功能溶膠30%
有機改性蒙脫土(粒度間隔為500 nm)10%
流平劑O. 3%
光引發(fā)劑3%
在分散釜中加入UV固化樹脂、活性稀釋劑、功能溶膠、功能填料、流平劑，在1000-2000 rpm轉(zhuǎn)速下分散O. 5-3小時，即可得到UV固化高硬耐磨阻燃涂層材料。然后用25 μ m線棒涂覆在實木木地板上，在紫外燈下固化，即可得UV固化高硬耐磨阻燃涂層。通過線棒和紫外光固化機即可獲得良好施工效果，最優(yōu)為采用激光輥涂機和淋膜涂布機實施涂布工藝。分別按國家標準測試得該發(fā)明所涉及涂層材料的性能。其主要技術(shù)指標如下
測試項目測試標準實施例5實施例6實施例7實施例8外觀透明高光透明高光透明啞光透明啞光附著力GB/T9286-1998O級I級O級I級耐磨系數(shù)g/100rGB/TI768-2006O. 017O. 013O. 009O. 021硬度GB/T6739-20065H6H6H7H燃燒性能GB/T8624-2006C1C1C1C1
如本發(fā)明上述實施例所述，采用與其相同或相似技術(shù)特征而得到的其它制備方法和涂層材料，均在本發(fā)明保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.UV固化高硬耐磨阻燃涂層材料，其特征在于該涂層材料的各組分及其重量百分含量如下組成重量百分含量wt%UV固化樹脂20-70%活性稀釋劑20-50%功能溶膠5-40%功能填料0-10%引發(fā)劑3-5%流平劑O. 1-0. 6%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的UV固化高硬耐磨阻燃涂層材料，其特征在于，功能溶膠為含硅、磷、硼中兩種或三種元素的溶膠，溶膠中含有硅烷偶聯(lián)劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的UV固化高硬耐磨阻燃涂層材料，其特征在于，功能填料為經(jīng)有機改性的滑石粉、蒙脫土中的至少一種，并具有明顯粒徑梯度的顆粒，其粒度間隔為 500_1000nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的UV固化高硬耐磨阻燃涂層材料，其特征在于，UV固化樹脂為環(huán)氧丙烯酸酯齊聚物、聚氨酯丙烯酸酯齊聚物、聚酯丙烯酸酯齊聚物、氨基丙烯酸酯齊聚物、純丙烯酸樹脂齊聚物、不飽和聚酯齊聚物、聚氧化丙烯酸多元醇齊聚物、磷改性丙烯酸酯齊聚物中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的UV固化高硬耐磨阻燃涂層材料，其特征在于，活性稀釋劑為新戊二醇二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、雙季戊四醇五丙烯酸酯、季戊四醇六丙烯酸酯、1、6-己二醇二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇單甲基丙烯酸酯、甲氧基三丙二醇單丙烯酸酯、甲氧基丙氧基新戊二醇單丙烯酸酯、 甲氧基乙氧基三羥甲基丙烷二丙烯酸酯、含氨基甲酸酯、環(huán)碳酸酯的單丙烯酸酯、烷氧基三官能團丙烯酸酯、三官能團甲基丙烯酸酯、脂肪族單丙烯酸酯、氨基甲酸酯單丙烯酸酯、三乙氧基三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三丙氧基丙三醇三丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、乙氧基三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯中至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的功能溶膠，其特征在于，所述的功能溶膠是由如下組分制得 組成質(zhì)量百分含量wt%正硅酸乙酯30-50%硼酸三甲酯0-20 %亞磷酸三甲酯0-20%Y-甲基丙烯酰氧基三甲氧娃燒30-50%去尚子水5-10%醋酸O. 1-1%具體制備方法如下在反應(yīng)器中先加入正硅酸乙酯、硼酸三甲酯、亞磷酸三甲酯、Y-甲基丙烯酰氧基三甲氧硅烷，攪拌均勻后加入去離子水和醋酸，攪拌反應(yīng)6-8小時后陳化24小時，即得功能溶膠。
7.UV固化高硬耐磨阻燃涂層材料的制備方法，其特征在于，該方法具有如下工藝過程在分散釜中加入UV固化樹脂、活性稀釋劑、功能溶膠、功能填料、引發(fā)劑及流平劑，在 1000-2000 rpm轉(zhuǎn)速下分散O. 5-3小時，即可得到UV固化高硬耐磨阻燃涂層材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種UV固化高硬耐磨阻燃涂層材料及其制備方法，該涂層材料組分及重量配比為UV固化樹脂20-70%、活性稀釋劑20-50%、功能溶膠5-40%、引發(fā)劑3-5%、流平劑0.1-0.6%。其中功能溶膠是通過溶膠-凝膠法制備的含有阻燃元素的溶膠，功能填料為經(jīng)有機改性的滑石粉、蒙脫土中的至少一種，并具有明顯粒徑梯度的顆粒。在基材上涂布該涂層材料可以大幅度提升材料的硬度和耐磨性及其阻燃性能?？梢詰?yīng)用在家具、木地板、塑料表面。
文檔編號C09D5/18GK102604459SQ201210059948
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月9日
發(fā)明者商丹, 孫小英, 徐帆, 施利毅, 杭建忠, 金鹿江 申請人:上海大學(xué)