一种高耐磨性紫外光固化涂料的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种高耐磨性紫外光固化涂料的制备方法，属于紫外光固化涂料领 域。
【背景技术】
[0002] 紫外光固化涂料是利用紫外线（UV)或电子束（EB)等解源辐射作用，使液体化 学物质快速聚合交联来实现固化的一种新型涂料。因此它具有许多传统涂料无法比拟的 优点：成膜速度极快，能量利用率高（Energy);施工综合成本低（Economy);涂膜质量优异 (Excellence of finish);无污染，符合生态环保要求（Ecology)，并且适用热敏基材（如 塑料、木材等），是新一代四E绿色涂料。
[0003] 传统的涂料固化通常是通过加热即物理干燥的方法除去高分子溶液中的溶剂，得 到硬化的漆膜。UV固化则是利用紫外光的能量引发涂料中的低分子预聚体或齐聚体及作为 活性稀释剂的单体分子之间的聚合及交联反应，得到硬化漆膜。UV固化涂料由于其优良的 性能，符合当前人们环保意识不断增强的需求，具有巨大的发展潜力。在国外，UV固化涂料 已广泛应用于建筑涂料、体有用品、电子通讯、包装材料和汽车等不同领域。
[0004] ZL201010618909. 5公开了一种高耐磨紫外光固化涂料，ZL201010128022. 8公开 了一种高耐磨耐刮耐污实木板材紫外光固化涂装体系。现有技术中紫外光固化涂料虽然具 有一定的耐磨性能，但是还存在一些如耐化学腐蚀性能差，不耐溶剂擦拭等缺陷。并且现有 技术中制备方法的反应条件往往要求严苛，不易实施。因此发展一种反应条件温和的制备 方法，制备一种兼具高耐磨性能，优良的耐化学腐蚀性能和耐溶剂擦拭性能的涂料，显得尤 为必要。
【发明内容】
[0005] 为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高耐磨性紫外光固化涂料的 制备方法，反应条件温和易控制，所得涂料具有高耐磨，耐化学腐蚀和耐溶剂擦拭的性能。
[0006] 为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
[0007] 一种高耐磨性紫外光固化涂料的制备方法，包括以下步骤：
[0008] (1)将改性环氧丙烯酸酯放入反应容器中加热至40°C，保温预热60min后，超声分 散45min，加入改性聚氨醋丙稀酸醋，以1200r/min?1800r/min的速度高速搅拌I. 5h，升 温至70°C?80°C，加入聚氨酯丙烯酸酯后高速搅拌40min，升温至100°C?120°C，再加入稀 释剂，光引发剂和附着力促进剂，边搅拌边反应2. 5h?3. 5h ;
[0009] (2)降温至85°C?90°C，加入流平剂、消泡剂和增稠剂，搅拌反应I. 5h ;
[0010] (3)边搅拌边缓慢降温至55°C?60°C，加入纳米耐磨材料，搅拌I. 5h?2. 5h后， 降至室温即得。
[0011] 进一步地，制备方法，具体包括以下步骤：
[0012] (1)将改性环氧丙烯酸酯放入反应容器中加热至40°C，保温预热60min后，超声分 散45min，加入改性聚氨醋丙稀酸醋，以1500r/min的速度高速搅拌I. 5h，升温至75°C，加入 聚氨酯丙烯酸酯后高速搅拌40min，升温至11(TC，再加入稀释剂，光引发剂和附着力促进 剂，边搅拌边反应3h ;
[0013] (2)降温至90°C，加入流平剂、消泡剂和增稠剂，搅拌反应I. 5h ;
[0014] (3)边搅拌边缓慢降温至60°C，加入纳米耐磨材料，搅拌2. 5h后，降至室温即得。
[0015] 前述制备方法中，改性环氧丙烯酸酯具体通过以下步骤得到：环氧树脂加入有机 溶剂，超声分散60min，加热至130°C，缓慢滴加丙烯酸单体和催化剂后，反应4. 5h，将温度 降至90°C，加入异氰酸酯和阻聚剂混合溶液，继续反应3h得到。
[0016] 前述制备方法中，环氧树脂为双酚A型环氧树脂，催化剂为胺类催化剂，阻聚剂为 对苯二酚，有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺或二甲基亚砜。
[0017] 前述制备方法中，稀释剂为三羟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种或两种；光引发剂为1-羟基环己基苯 基甲酮或2-甲基-2-(4-吗啉基）-1-[4-(甲硫基）苯基]-1-丙酮；流平剂为有机硅流平 剂；消泡剂为聚醚改性有机硅性消泡剂；纳米耐磨材料为纳米级氧化铝或纳米二氧化硅。
[0018] 前述制备方法中，按重量份数计，改性环氧丙烯酸酯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，稀释剂25?35份，光引发剂2?3份，附着 力促进剂2?6份，流平剂5?8份，消泡剂6?10份，增稠剂5?8份，纳米耐磨材料2? 4份。
[0019] 进一步地，前述制备方法中，按重量份数计，改性环氧丙烯酸酯65份，改性聚氨酯 丙烯酸酯50份，聚氨酯丙烯酸酯39份，稀释剂29份，光引发剂2份，附着力促进剂5份，流 平剂7份，消泡剂9份，增稠剂7份，纳米耐磨材料3份。
[0020] 环氧丙烯酸酯是一类在UV固化领域应用极广泛的预聚物。环氧丙烯酸酯树脂具 有环氧树脂的优良特性，但是固化性和成型性方面更为出色，不象环氧树脂那样烦琐，是一 种热固化性树脂。它具有优异的耐水性、耐热水性、耐药物性、粘结性、韧性。改性环氧丙烯 酸酯不仅具有环氧丙烯酸酯自身的优点，又由于引入新的基团，其整体的性能得到极大的 改善。
[0021] 聚氨酯丙烯酸酯（PUA)的分子中含有丙烯酸官能团和氨基甲酸酯键，固化后的胶 黏剂具有聚氨醋的高耐磨性、粘附力、柔韧性、高剥离强度和优良的耐低温性能以及聚丙烯 酸酯卓越的光学性能和耐候性，是一种综合性能优良的辐射固化材料。本发明中采用美国 沙多玛聚氨酯丙烯酸酯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] 稀释剂：又称反应性溶剂。既能溶解或分散成膜物质，又能在涂料成膜过程中参 与成膜反应，形成不挥发组分而留在涂膜中。三羟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，交联密度大等特点；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，耐刮伤等特点。
[0023] 光引发剂：光引发剂是光固化胶黏剂的重要组分之一，它对固化速率起着决定性 作用。光引发剂受紫外光照射后，吸收光的能量，分裂成2个活性自由基，引发光敏树脂 和活性稀释剂发生连锁聚合，使胶黏剂交联固化，其特点是快速、环保、节能。1-羟基环己 基苯基甲酮具有储存时间长，引发效率高，紫外吸收范围广等优点；2-甲基-2-(4-吗啉 基）-1-[4-(甲硫基）苯基]-1-丙酮具有引发效率高，热稳定性好，耐黄变，无异味等优 点。
[0024] 附着力促进剂：一种用于改善本体或者溶剂体系的改善附着力的通用型助剂，用 以提高环氧树脂、聚氨酯、丙烯酸等涂料、油墨、胶粘剂对于玻璃、金属的附着力和粘接剪切 强度。可增进涂膜的延展性与耐冲击性。本发明采用上海献捷化工科技有限公司的附着力 促进剂XJ-AP215。
[0025] 流平剂：它能促使涂料在干燥成膜过程中形成一个平整、光滑、均匀的涂膜。本发 明中采用广州市诺康化工有限公司的NKS-5331型流平剂。
[0026] 有机硅消泡剂：采用聚醚改性有机硅消泡剂，它很容易在水中乳化，亦称作"自乳 化型消泡剂"，在其浊点温度以上时，失去对水的溶解性和机械稳定性，并耐酸、碱和无机 盐，可用于苛刻条件下的消泡。本发明中聚醚改性有机硅消泡剂采用《Si-0-C型聚醚改性 有机硅消泡剂乳液的制备及性能研宄》（吴仁德等，天津工业大学学报，2010年第29卷第1 期）中的方法制备得到。
[0027] 增稠剂：加入增稠剂后能调节流变性，使胶黏剂和密封剂增稠，防止填料沉淀，赋 予良好的物理机械稳定性。本发明采用聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮。
[0028] 纳米耐磨材料：提高耐磨损性能，以及防止材料表面划伤，提高滑动性，降低材料 间的摩擦，噪音及黏附性。本发明选用纳米级氧化铝或纳米二氧化硅。
[0029] 本发明的有益之处在于：本发明提供的一种高耐磨性紫外光固化涂料的制备方 法，方法操作步骤简单易行，反应条件温和易控制，所得紫外光固化涂料固化时间短，涂膜 的硬度高；72h处于酸或碱的条件下，涂膜未出现变化，显示优良的耐化学腐蚀性能；能耐 受上百次的丙酮溶剂的擦拭，耐溶剂擦拭性能远高于市售产品；附着