專利名稱：電子束固化植物油改性的丙烯酸型涂料與制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于輻射固化型涂料，尤其涉及電子束固化植物油改性的丙烯酸型涂料與制法。
所謂輻射固化就是利用Eboruv為輻射源誘導(dǎo)特殊配制的百分之百反應(yīng)性液體快速轉(zhuǎn)變成固體的過程。1966年美國(guó)Ford公司研制并開發(fā)了電子束固化涂料及其應(yīng)用技術(shù)。此后，美國(guó)木材加工工業(yè)Boise Cascade公司取得了該項(xiàng)技術(shù)的實(shí)施權(quán)，開始其實(shí)際應(yīng)用。日本于七十年代引進(jìn)了該項(xiàng)技術(shù)，并獲得了發(fā)展(參閱特開昭52-21035；昭55-202；昭57-85808)。
輻射固化型涂料之所以獲得發(fā)展，是因?yàn)樗腥缦聝纱髢?yōu)點(diǎn)一、由于不使用有機(jī)溶劑，對(duì)空氣污染少，對(duì)人體健康的危害以及火災(zāi)的危險(xiǎn)性少；二、可以節(jié)約能源，據(jù)稱電子束固化型涂料固化所需的能耗僅為溶劑型涂料固化所需的1/100。
隨著人們生活水平的提高，改善居住環(huán)境，裝修與美化居室已成為人心所向。我國(guó)南方地區(qū)住宅普遍采用木質(zhì)結(jié)構(gòu)，北方地區(qū)也趨向于起居室的木質(zhì)裝璜，如鋪木地板和做木圍裾等，均需優(yōu)質(zhì)美觀價(jià)廉的涂料。
然而，目前的狀況是，現(xiàn)用的輻射固化型涂料中使用的齊聚物以丙烯酸酯類為最多。其優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)活性高原料豐富；品種多有極好的粘接性；涂層光澤好；硬度高；耐化學(xué)藥品腐蝕以及柔韌性優(yōu)等。但是，這種涂料由于價(jià)格昂貴，從而使其推廣使用有一定難度，逐漸失去市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
本發(fā)明人為了尋找一種既能保持上述涂料的諸多優(yōu)良性能，同時(shí)又能使其價(jià)格低廉的涂料，進(jìn)行了多年不懈的研究，終于發(fā)明了一種電子束固化植物油改性的丙烯酸型涂料及其制法。這種涂料采用植物油或相應(yīng)的脂肪酸以改性丙烯酸酯涂料用于木材的涂層，使其性能及各種測(cè)試指標(biāo)均可與原丙烯酸酯類涂料相媲美，而且由于大量引入植物油或相應(yīng)的脂肪酸而使其價(jià)格大幅度下降，從而將達(dá)到使用物美價(jià)廉的裝飾涂料的目的。
本發(fā)明的電子束固化改性丙烯酸型涂料，主要包括植物油或相應(yīng)的酸，它與多元醇進(jìn)行交換或酯化反應(yīng)，經(jīng)反應(yīng)后的產(chǎn)物丙烯酸化。這樣就制得了改性樹脂，然后使其與交聯(lián)劑或具有活性功能基團(tuán)的單本、填料進(jìn)行配制，即制得本發(fā)明的改性丙烯酸型涂料。
本發(fā)明中所使用的植物油為含不飽和雙鍵的植物油，如亞麻油、大豆油、椰子油、桐油、蓖麻油、梓油、菜籽油以及其他植物油。
本發(fā)明中所使用的脂肪酸為含有二個(gè)以上雙鍵的不飽和脂肪酸，如亞油酸、大豆油脂肪酸，或含有三個(gè)雙鍵的不飽和脂肪酸，如亞麻酸和桐油酸以及其他不飽和脂肪酸。
本發(fā)明中所使用的交聯(lián)劑為甲苯二異氰酸酯和雙丙烯酸羥乙酯，或1，6-己二醇二丙烯酸酯以及兩者的混合物、或與上述交聯(lián)劑相似的其他交聯(lián)劑。
本發(fā)明中所使用的稀釋劑為1，6-己二醇二丙烯酸酯、丙烯酸乙酯或甲苯-乙酸乙酯混合物等。
本發(fā)明關(guān)于改性丙烯酸-植物油或酸的樹脂涂料的合成方法如下以植物油與二元醇(如季戊四醇、三羥甲基丙烷、1，2-丙二醇)以摩爾比1∶2的比例在催化劑作用下加熱230℃，反應(yīng)0.5-1.0hr后將其反應(yīng)液以重量比1倍的羥基聚合物進(jìn)行丙烯化反應(yīng)，持續(xù)在230℃下反應(yīng)1.0-2.0hr。待降至室溫后，加入甲苯二異氰酸酯和單丙烯酸羥乙酯，在80℃下反應(yīng)1.0hr，即得到樹脂端基含雙鍵的反應(yīng)性聚合物。然后，按樹脂量加入2/5-4/5的交聯(lián)劑，并視粘度加適量的丙烯酸乙酯或甲苯-乙酸乙酯作稀釋劑。
脂肪酸改性的樹脂，以丙烯酸丁酯、丙烯酸羥乙酯、丙烯酸、苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯按其摩爾數(shù)配比為2.5、1.0、0.3、2.5和1.0在引發(fā)劑作用下140℃反應(yīng)5.0hr，得到羥基聚合物。然后，向其中加入三羥甲基丙烯酸酐在230℃下進(jìn)行酯化反應(yīng)3.0hr，待降溫至100℃后，加入苯二甲酸酐摩爾數(shù)0.8-0.3，升溫至230℃，反應(yīng)2.0hr，待酸值＜20時(shí)反應(yīng)完全。若粘度大，則可用丙烯酸乙酯調(diào)節(jié)，按摩爾比為1加入甲苯二異氰酸酯-單丙烯酸乙酯，80℃反應(yīng)1.0hr，即得到樹脂端基含雙鍵的反應(yīng)性聚合物，按樹脂量加入2/5-4/5的交聯(lián)劑，并視粘度加適量的丙烯酸乙酯或甲苯乙酸乙酯作稀釋劑。
本發(fā)明將通過下列實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō)明，但是不限于這些實(shí)施例。
實(shí)施例1取860g亞麻油與272g季戊四醇在催化劑作用下，加熱230℃，反應(yīng)0.5-1.0hr，得到亞麻油聚合物。
另取13.2g丙烯酸、190g苯乙烯和183g甲基丙烯酸甲酯在引發(fā)劑條件下，反應(yīng)溫度為138℃，反應(yīng)5.0hr，得到加成聚合物。
取亞麻油聚合物總生成量的1/6置于加成聚合物中，在230℃下反應(yīng)1.0hr，待反應(yīng)產(chǎn)物溫度降至室溫后，加入145g甲苯二異氰酸酯-單丙烯酸羥乙酯，80℃反應(yīng)1.0hr，即得到樹脂含端基的反應(yīng)性聚合物。向上述樹脂中加入389g交聯(lián)劑1，6-己二醇二丙烯酸酯，即得到丙烯酸-亞麻油型樹脂，視其粘度加適量稀釋劑丙烯酸乙酯，即制得丙烯酸-亞麻油樹脂與涂料。
實(shí)施例2取13.2g丙烯酸、190g苯乙烯和183g甲基丙烯酸甲酯在引發(fā)劑參與下138℃反應(yīng)5.0hr，然后使反應(yīng)體系溫度降至100℃，加入三羥甲基丙烷140g，升溫至230℃，發(fā)生酯化反應(yīng)時(shí)間2.0hr。再加入231g亞麻油脂肪酸，繼續(xù)在230℃下反應(yīng)3.0hr。上述反應(yīng)需8.0hr完成。然后，使反應(yīng)降溫至100℃，再加入120g苯二甲酸酐，加熱到230℃反應(yīng)2.0hr，測(cè)其酸值＜20，則完成反應(yīng)。上述反應(yīng)產(chǎn)物約877g，待溫度降至150℃，加入甲苯二異氰酸酯-雙丙烯酸羥乙酯交聯(lián)劑526g，繼續(xù)降溫至60℃時(shí)，粘度仍較大，加入丙烯酸乙酯，調(diào)節(jié)粘度，共用丙烯酸乙酯為177g，即獲得丙烯酸-亞麻酸型樹脂與涂料。
實(shí)施例3利用電子束進(jìn)行固化，固化時(shí)需要加入填料、顏料和涂料，經(jīng)過滾涂之后，覆蓋聚酯膜，或者無(wú)氧條件下用電子加速器(劑量60-100KGY)或60Co-γ源(劑量率60～100GYmin總劑量50-100KGY，只適用于小面積材料)，進(jìn)行輻射固化，具體實(shí)施如下將木材磨光、打平，按重量比2.0∶2.8的滑石粉和涂料，加適量的丙烯酸乙酯，調(diào)勻后涂布于試板表面作底漆。然后，用60Co-γ源輻照，使漆固化。固化后的底漆要進(jìn)行磨光。此后，將涂料均勻地涂于板材，使其在表面上形成均勻膜。經(jīng)數(shù)分鐘干燥后，覆蓋聚酯膜或在無(wú)氧條件下，用加速器進(jìn)行輻照。
經(jīng)固化后的木材表面，測(cè)其光澤度＞90，硬度＞0.7、附著力(級(jí))≤2、耐水、耐堿和耐酸等指標(biāo)均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種輻射固化型涂料，其特征在于這是一種電子束固化植物油改性的丙烯酸型涂料，它由植物油或相應(yīng)的脂肪酸與多元醇進(jìn)行交換或酯化反應(yīng)而生成產(chǎn)物，此后該產(chǎn)物再進(jìn)行丙烯酸化而制得的改性樹脂，經(jīng)與交聯(lián)劑或具有活性功能基團(tuán)的單體，即甲苯二異氰酸酯和單丙烯酸羥乙酯以及填料，即滑石粉或二氧化鈦、顏料配制而成。
2.如權(quán)利要求1所述的改性丙烯酸型涂料，其特征在于所說(shuō)的植物油是指含不飽和雙鍵的植物油，即亞麻油、大豆油、椰子油、桐油、蓖麻油、梓油和菜籽油。
3.如權(quán)利要求1所述的改性丙烯酸型涂料，其特征在于所說(shuō)的脂肪酸是指含有二個(gè)以上雙鍵的不飽和脂肪酸，即亞油酸、大豆油脂肪酸，或含有三個(gè)雙鍵的不飽和脂肪酸，即亞麻酸和桐油酸，但雙鍵的位置有所不同。
4.如權(quán)利要求1所述的改性丙烯酸型涂料，其特征在于所說(shuō)的交聯(lián)劑可采用甲苯二異氰酸酯和雙丙烯酸羥乙酯或1.6-己二醇二丙烯酸酯以及兩者的混合物。
5.如權(quán)利要求4所述的改性丙烯酸型涂料，其特征在于甲苯二異氰酸酯和雙丙烯酸羥乙酯或1.6-己二醇二丙烯酸酯以及兩者混合物的混合比為4∶6-6∶4。
6.如權(quán)利要求1所述的改性丙烯酸型涂料，其特征在于所說(shuō)的稀釋劑可采用1.6-己二醇二丙烯酸酯、丙烯酸乙酯或甲苯-乙酸乙酯混合物。
7.一種用電子束固化植物油改性丙烯酸型涂料的制法，其特征在于所說(shuō)的用電子束固化植物油改性丙烯酸型涂料固化時(shí)需加入填料、顏料和涂料，經(jīng)充分混合均勻，滾涂后覆蓋聚酯膜或在無(wú)氧條件下，用電子加速器(劑量60-100KGY)或60Co-γ源(劑量60-100GY/min總劑量50-100KGY，只適用于小面積的材料)進(jìn)行輻射固化。
全文摘要
本發(fā)明涉及電子束固化植物油改性的丙烯酸型涂料與制法。它是先由植物油或相應(yīng)的脂肪酸與多元醇進(jìn)行交換或酯化反應(yīng)得到產(chǎn)物，然后進(jìn)行丙烯酸化而制得的改性樹脂，經(jīng)與交聯(lián)劑或具有活性基因的單體、填料配制而成。該涂料用于木材涂層層，使其性能與各項(xiàng)測(cè)試指標(biāo)均可與原丙烯酸酯類涂料相媲美。但由于引入大量植物油或相應(yīng)的脂肪酸，使該涂料價(jià)格大幅度下降。
文檔編號(hào)C09D133/08GK1136579SQ9510533
公開日1996年11月27日 申請(qǐng)日期1995年5月25日 優(yōu)先權(quán)日1995年5月25日
發(fā)明者伊敏, 魏金山, 李軍, 高宏成, 哈鴻飛, 吉嵜清己 申請(qǐng)人:北京科輻輻射技術(shù)公司