一種高耐磨性紫外光固化涂料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種高耐磨性紫外光固化涂料的制備方法，屬于紫外光固化涂料領(lǐng) 域。
【背景技術(shù)】
[0002] 紫外光固化涂料是利用紫外線（UV)或電子束（EB)等解源輻射作用，使液體化 學(xué)物質(zhì)快速聚合交聯(lián)來實現(xiàn)固化的一種新型涂料。因此它具有許多傳統(tǒng)涂料無法比擬的 優(yōu)點：成膜速度極快，能量利用率高（Energy);施工綜合成本低（Economy);涂膜質(zhì)量優(yōu)異 (Excellence of finish);無污染，符合生態(tài)環(huán)保要求（Ecology)，并且適用熱敏基材（如 塑料、木材等），是新一代四E綠色涂料。
[0003] 傳統(tǒng)的涂料固化通常是通過加熱即物理干燥的方法除去高分子溶液中的溶劑，得 到硬化的漆膜。UV固化則是利用紫外光的能量引發(fā)涂料中的低分子預(yù)聚體或齊聚體及作為 活性稀釋劑的單體分子之間的聚合及交聯(lián)反應(yīng)，得到硬化漆膜。UV固化涂料由于其優(yōu)良的 性能，符合當前人們環(huán)保意識不斷增強的需求，具有巨大的發(fā)展?jié)摿ΑＴ趪?，UV固化涂料 已廣泛應(yīng)用于建筑涂料、體有用品、電子通訊、包裝材料和汽車等不同領(lǐng)域。
[0004] ZL201010618909. 5公開了一種高耐磨紫外光固化涂料，ZL201010128022. 8公開 了一種高耐磨耐刮耐污實木板材紫外光固化涂裝體系?，F(xiàn)有技術(shù)中紫外光固化涂料雖然具 有一定的耐磨性能，但是還存在一些如耐化學(xué)腐蝕性能差，不耐溶劑擦拭等缺陷。并且現(xiàn)有 技術(shù)中制備方法的反應(yīng)條件往往要求嚴苛，不易實施。因此發(fā)展一種反應(yīng)條件溫和的制備 方法，制備一種兼具高耐磨性能，優(yōu)良的耐化學(xué)腐蝕性能和耐溶劑擦拭性能的涂料，顯得尤 為必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種高耐磨性紫外光固化涂料的 制備方法，反應(yīng)條件溫和易控制，所得涂料具有高耐磨，耐化學(xué)腐蝕和耐溶劑擦拭的性能。
[0006] 為了實現(xiàn)上述目標，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：
[0007] 一種高耐磨性紫外光固化涂料的制備方法，包括以下步驟：
[0008] (1)將改性環(huán)氧丙烯酸酯放入反應(yīng)容器中加熱至40°C，保溫預(yù)熱60min后，超聲分 散45min，加入改性聚氨醋丙稀酸醋，以1200r/min?1800r/min的速度高速攪拌I. 5h，升 溫至70°C?80°C，加入聚氨酯丙烯酸酯后高速攪拌40min，升溫至100°C?120°C，再加入稀 釋劑，光引發(fā)劑和附著力促進劑，邊攪拌邊反應(yīng)2. 5h?3. 5h ;
[0009] (2)降溫至85°C?90°C，加入流平劑、消泡劑和增稠劑，攪拌反應(yīng)I. 5h ;
[0010] (3)邊攪拌邊緩慢降溫至55°C?60°C，加入納米耐磨材料，攪拌I. 5h?2. 5h后， 降至室溫即得。
[0011] 進一步地，制備方法，具體包括以下步驟：
[0012] (1)將改性環(huán)氧丙烯酸酯放入反應(yīng)容器中加熱至40°C，保溫預(yù)熱60min后，超聲分 散45min，加入改性聚氨醋丙稀酸醋，以1500r/min的速度高速攪拌I. 5h，升溫至75°C，加入 聚氨酯丙烯酸酯后高速攪拌40min，升溫至11(TC，再加入稀釋劑，光引發(fā)劑和附著力促進 劑，邊攪拌邊反應(yīng)3h ;
[0013] (2)降溫至90°C，加入流平劑、消泡劑和增稠劑，攪拌反應(yīng)I. 5h ;
[0014] (3)邊攪拌邊緩慢降溫至60°C，加入納米耐磨材料，攪拌2. 5h后，降至室溫即得。
[0015] 前述制備方法中，改性環(huán)氧丙烯酸酯具體通過以下步驟得到：環(huán)氧樹脂加入有機 溶劑，超聲分散60min，加熱至130°C，緩慢滴加丙烯酸單體和催化劑后，反應(yīng)4. 5h，將溫度 降至90°C，加入異氰酸酯和阻聚劑混合溶液，繼續(xù)反應(yīng)3h得到。
[0016] 前述制備方法中，環(huán)氧樹脂為雙酚A型環(huán)氧樹脂，催化劑為胺類催化劑，阻聚劑為 對苯二酚，有機溶劑為N，N-二甲基甲酰胺或二甲基亞砜。
[0017] 前述制備方法中，稀釋劑為三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、三 丙二醇二丙烯酸酯或季戊四醇四丙烯酸酯中的一種或兩種；光引發(fā)劑為1-羥基環(huán)己基苯 基甲酮或2-甲基-2-(4-嗎啉基）-1-[4-(甲硫基）苯基]-1-丙酮；流平劑為有機硅流平 劑；消泡劑為聚醚改性有機硅性消泡劑；納米耐磨材料為納米級氧化鋁或納米二氧化硅。
[0018] 前述制備方法中，按重量份數(shù)計，改性環(huán)氧丙烯酸酯55?75份，改性聚氨酯丙烯 酸酯45?60份，聚氨酯丙烯酸酯35?40份，稀釋劑25?35份，光引發(fā)劑2?3份，附著 力促進劑2?6份，流平劑5?8份，消泡劑6?10份，增稠劑5?8份，納米耐磨材料2? 4份。
[0019] 進一步地，前述制備方法中，按重量份數(shù)計，改性環(huán)氧丙烯酸酯65份，改性聚氨酯 丙烯酸酯50份，聚氨酯丙烯酸酯39份，稀釋劑29份，光引發(fā)劑2份，附著力促進劑5份，流 平劑7份，消泡劑9份，增稠劑7份，納米耐磨材料3份。
[0020] 環(huán)氧丙烯酸酯是一類在UV固化領(lǐng)域應(yīng)用極廣泛的預(yù)聚物。環(huán)氧丙烯酸酯樹脂具 有環(huán)氧樹脂的優(yōu)良特性，但是固化性和成型性方面更為出色，不象環(huán)氧樹脂那樣煩瑣，是一 種熱固化性樹脂。它具有優(yōu)異的耐水性、耐熱水性、耐藥物性、粘結(jié)性、韌性。改性環(huán)氧丙烯 酸酯不僅具有環(huán)氧丙烯酸酯自身的優(yōu)點，又由于引入新的基團，其整體的性能得到極大的 改善。
[0021] 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(yōu)良的耐低溫性能以及聚丙烯 酸酯卓越的光學(xué)性能和耐候性，是一種綜合性能優(yōu)良的輻射固化材料。本發(fā)明中采用美國 沙多瑪聚氨酯丙烯酸酯CN965NS ;改性聚氨酯丙烯酸酯采用深圳鼎好光化科技有限公司的 DH-400U 型。
[0022] 稀釋劑：又稱反應(yīng)性溶劑。既能溶解或分散成膜物質(zhì)，又能在涂料成膜過程中參 與成膜反應(yīng)，形成不揮發(fā)組分而留在涂膜中。三羥甲基丙烷三丙烯酸酯和三丙二醇二丙烯 酸酯具有光固化速度快，交聯(lián)密度大等特點；二季戊四醇五丙烯酸酯和季戊四醇四丙烯酸 酯具有刺激性低，固化膜硬度高，耐刮傷等特點。
[0023] 光引發(fā)劑：光引發(fā)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(fā)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(fā)光敏樹脂 和活性稀釋劑發(fā)生連鎖聚合，使膠黏劑交聯(lián)固化，其特點是快速、環(huán)保、節(jié)能。1-羥基環(huán)己 基苯基甲酮具有儲存時間長，引發(fā)效率高，紫外吸收范圍廣等優(yōu)點；2-甲基-2-(4-嗎啉 基）-1-[4-(甲硫基）苯基]-1-丙酮具有引發(fā)效率高，熱穩(wěn)定性好，耐黃變，無異味等優(yōu) 點。
[0024] 附著力促進劑：一種用于改善本體或者溶劑體系的改善附著力的通用型助劑，用 以提高環(huán)氧樹脂、聚氨酯、丙烯酸等涂料、油墨、膠粘劑對于玻璃、金屬的附著力和粘接剪切 強度。可增進涂膜的延展性與耐沖擊性。本發(fā)明采用上海獻捷化工科技有限公司的附著力 促進劑XJ-AP215。
[0025] 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(fā) 明中采用廣州市諾康化工有限公司的NKS-5331型流平劑。
[0026] 有機硅消泡劑：采用聚醚改性有機硅消泡劑，它很容易在水中乳化，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(wěn)定性，并耐酸、堿和無機 鹽，可用于苛刻條件下的消泡。本發(fā)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(yè)大學(xué)學(xué)報，2010年第29卷第1 期）中的方法制備得到。
[0027] 增稠劑：加入增稠劑后能調(diào)節(jié)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(wěn)定性。本發(fā)明采用聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮。
[0028] 納米耐磨材料：提高耐磨損性能，以及防止材料表面劃傷，提高滑動性，降低材料 間的摩擦，噪音及黏附性。本發(fā)明選用納米級氧化鋁或納米二氧化硅。
[0029] 本發(fā)明的有益之處在于：本發(fā)明提供的一種高耐磨性紫外光固化涂料的制備方 法，方法操作步驟簡單易行，反應(yīng)條件溫和易控制，所得紫外光固化涂料固化時間短，涂膜 的硬度高；72h處于酸或堿的條件下，涂膜未出現(xiàn)變化，顯示優(yōu)良的耐化學(xué)腐蝕性能；能耐 受上百次的丙酮溶劑的擦拭，耐溶劑擦拭性能遠高于市售產(chǎn)品；附著