专利名称：紫外光固化的亲水性涂料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及化学合成亲水性的高分子涂料及方法。采用不饱和二酸(酐)(顺丁烯二酸酐或反丁烯二酸)与C2 C4脂肪二元醇、二乙二醇、尿素共聚制得亲水性的不饱和聚酯酰胺脲基体树脂。该类树脂与丙烯酸酯类交联单体混合，以1173、184、TP0中的一种或几种为引发剂，并加入助剂和稀释剂，调配得到可紫外光固化的亲水性涂料。该类亲水性涂料可用作玻璃、塑料、铜片(箔)、铝片(箔)等基材的亲水性涂装。用于玻璃可提高玻璃的防雾、防污性、透光性，用于塑料可提高其生物相容性，用于铝箔可提高空调用铝箔的换热效果，节能高效。该类亲水性涂料还有水性环保、成本较低等优点。
背景技术：
温差大的天气和下雨天汽车挡风玻璃、农用地膜等表面易形成雾和小水滴，降低 透明基材的透光率，从而影响视线或植物的光合作用，采用亲水性涂料对之改性可有效避免此类问题。张颖等采用甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸羟乙基酯和N —乙烯基吡咯烷酮，用溶液自由基聚合的方法制得亲水性涂料。该亲水性涂料用热烘法可在聚碳酸酯片材、PET(聚酯)薄膜、PET(聚酯)不干胶薄膜表面形成亲水涂层。(张颖，谢斌，姚同杰，杨柏。亲水性防雾耐磨透明涂层的固化分析及性能研究，热固性树脂，2006，21 (5) :21-24)。空调机制冷时，空气中的水蒸气易凝结并附着于铝箔制成的翅片表面，在翅片间形成“水桥使通风阻力和噪音增大，热交换器的工作效率下降、能耗加大。随着热交换器的高性能化、小型化、轻量化，空调机的“水桥”现象必须消除。解决问题的方法是在翅片表面涂覆一层亲水涂料，形成亲水涂膜，使冷凝水在其表面迅速铺展开并流走。但现在使用的亲水涂料都采用热烘法涂膜，耗能严重、成本较高、效率低下(蒋婵杰，黄可龙，潘春跃。铝箔亲水涂膜的性能及研究进展，材料导报，2000，11(8) 25-27)。紫外光固化涂料涂装具有高效、节能的优点。开发亲水性能优异的、可紫外光固化的、成本较低的新型亲水性涂料受到重视。发明人曾制备成功亲水性的不饱和聚酯酰胺脲树脂(发明专利郭文迅，林日先。可降解的不饱和聚酯酰胺脲树脂及其合成方法，申请号200510032248. 7，已授权)，这里拟采用不饱和聚酯酰胺脲树脂作为紫外光固化的亲水性涂料的基体树脂，与丙烯酸酯单体、引发剂、助齐U、稀释剂调配成紫外光固化的亲水性涂料。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的缺陷，提出一种紫外光固化的亲水性涂料及其制备方法，得到亲水性能优异的、采用紫外光固化成膜的、水性环保的、成本较低的亲水性UV涂料，它固化后可广泛用作空调用亲水铝箔、高分子医用材料、有机和无机玻璃等的亲水涂层。该紫外光固化的亲水性涂料采用高效的紫外光固化成膜，大幅提高亲水铝箔的生产效率，节能降耗。该紫外光固化的亲水性涂料固化成膜后使亲水铝箔具有优异的未水性，可大幅提闻空调的节能效果，提闻空调品质。用于闻分子医用材料可提闻材料的生物相容性，用于有机和无机玻璃可提高玻璃的透明性，减少交通事故和提高玻璃幕墙的可观赏性。本发明的技术解决方案之一是，所述紫外光固化的亲水性涂料使用的亲水性不饱和聚酯酰胺脲树脂的结构通式为
—f-CO-R-CO-O-R^OMCO-R-CO-NH-CO-NHir-式中m为顺丁烯二酸酐或反丁烯二酸-C2 C4脂肪二元醇或二乙二醇聚酯的链节的摩尔数，η为顺丁烯二酸酐或反丁烯二酸-尿素聚酯酰胺脲的链节的摩尔数，m/n =1/5 5/1。本发明的技术解决方案之二是，所述紫外光固化的亲水性涂料的制备方法是
将亲水性的不饱和聚酯酰胺脲与交联单体及引发剂按重量比2 : 0. I
4.5 0. 002 0. I混合，再加入占总量0. I % 5. 0%的助剂和占总量10% 300%的稀释剂，装入带搅拌器的容器中，置于水浴中，氮气保护，25°C搅拌30-100分钟，制备得到棕黑色有一定粘度的液态紫外光固化亲水性涂料。所使用的引发剂是1173、184、TPO中的一种或几种。所使用的丙烯酸酯类交联单体的结构通式为=CH2 = CH-CO-(R1)n-CHR2，其中R1表示碳原子为1-4的烷基或烷氧基，η为1-30之间的整数；R2为羟基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基中的一种。所使用的稀释剂为水、乙醇、异丙醇中的一种或几种，助剂为紫外光固化涂料用表面活性剂、消泡剂、滑爽剂、附着力促进剂。以下对本发明做出进一步说明。基于制备紫外光固化的亲水性涂料应尽量降低成本、新颖、无毒、亲水性能优异、综合性能好的考虑，设计了采用可光固化的亲水性不饱和聚酯酰胺脲树脂作为涂料的基体树脂，该类树脂的结构通式为
—t CO-R-CO-O-R5-O M CO-R-CO-NH-CO-NHt合成的不饱和聚酯酰胺脲树脂的表征合成的不饱和聚酯酰胺脲树脂均用FT-IR进行了表征，该类FT-IR谱图较为复杂，显示出不同单体残基官能团的特征吸收峰。附图I是不饱和聚酯酰胺脲树脂的IR光谱图(摩尔比尿素/顺丁烯二酸酐/ 二乙二醇=I. 0/4. 01/3. I)。(l)、3413cm-l处的-N-H-特征伸缩振动吸收峰，说明尿素与酸发生了聚合反应；(2)、1725cm-l处出现的强吸收谱带，为C = O的伸缩振动峰,1259cm-l处为C-O-C反对称伸缩振动峰,这个两个峰都是酯的特征峰；(3)、1639cm-l为C = C键的伸缩振动峰，说明分子中含有不饱和双键；(4)、1261cm_l出现的强吸收峰为醚键的吸收峰。在3236-34520^1处的宽-C00H吸收峰表明聚合物中有残留-C00H。实验结果表明所有合成聚合物的结构与理论期待的相一致。将亲水性的不饱和聚酯酰胺脲与交联单体及引发剂按重量比2 : O. I
4.5 O. 002 O. I混合，再加入占总量O. I % 5. 0%的助剂和占总量10% 300%的稀释剂，装入带搅拌器的容器中，置于水浴中，氮气保护，25°C搅拌30-100分钟，制备得到棕黑色有一定粘度的液态紫外光固化亲水性涂料。本发明的紫外光固化亲水性涂料性能I)固化性能紫外光固化亲水性涂料用稀释剂适当稀释后流动性较好，可采用辊涂、淋涂、刷涂、喷涂等涂装方式涂装于铝箔等基材表面。对于有防腐性要求的铝箔，要先在铝箔上辊涂一遍采用紫外光固化的防腐性底漆，在紫外灯下固化，固化能量为30-40mJ/cm2，再将紫外光固化亲水性涂料涂布于底漆上，紫外光固化，固化能量为50-180mJ/cm2，得到防腐、亲水的涂层。为了不影响铝箔的热交换性能，铝箔涂层厚度控制在2微米之内。2)亲水性能对用紫外光固化亲水性涂料涂装的亲水铝箔进行初始Θ角测量，Θ角为O度，高于5度的常用标准；干湿循环300次(每次周期8分钟)后Θ角为小于10度，远低于25度的常用标准。3)力学性能紫外光固化亲水性涂料在底漆上附着良好，用湿巾用力擦洗100次不脱落，擦洗后测得Θ角为小于5度，用画格法测附着力满足标准要求。
4)耐热性能采用DSC及TG热分析法来测试不饱和聚酯酰胺脲树脂的耐热性能。测得合成的不饱和聚酯酰胺脲交联固化后在210°C以下热失重低，相当稳定，耐热性能较好，满足实用要求。由以上可知，本发明为紫外光固化亲水性涂料及其合成方法。紫外光固化亲水性涂料可广泛用作铝箔、塑料、玻璃等的亲水改性。
图I是不饱和聚酯酰胺脲树脂的IR光谱图(摩尔比尿素/顺丁烯二酸酐/ 二乙二醇=I. 0/4. 0/3. I)。
具体实施例方式实施例紫外光固化亲水性涂料的制备将亲水性的不饱和聚酯酰胺脲与丙烯酸酯单体及引发剂184按重量比20 10 I混合，再加入占总量3%的表面活性剂、O. 05%的消泡剂和占总量100%的水，装入带搅拌器的容器中，置于水浴中，氮气保护，25°C搅拌30分钟，制备得到棕黑色有一定粘度的液态紫外光固化亲水性涂料。
权利要求
1.一种紫外光固化的亲水性涂料，其特征是，被它涂敷的基体材料表面被赋予亲水性能，它的固化成膜方式为紫外光固化成膜； 采用亲水性的不饱和聚酯酰胺脲树脂与丙烯酸酯类交联单体混合，以1173、184、TPO中的一种或几种为引发剂，并加入助剂和稀释剂，调配得到可紫外光固化的亲水性涂料。
2.权利要求I的可紫外光固化的亲水性涂料的制备方法，其特征是， 该方法为 将亲水性的不饱和聚酯酰胺脲与交联单体及引发剂按重量比2 0.1 4.5 O. 002 O. I混合，再加入占总量O. I % 5. 0%的助剂和占总量10% 300%的稀释剂，装入带搅拌器的容器中，置于水浴中，氮气保护，25°C搅拌30-100分钟，制备得到棕黑色有一定粘度的液态紫外光固化亲水性涂料。
3.根据权利要求I所述紫外光固化亲水性涂料，其特征是，被它涂敷的基体材料是无机玻璃或塑料或铜板或铁板或铝片铝箔，固化能量为50-180mJ/cm2。
4.根据权利要求I所述紫外光固化亲水性涂料，其特征是，所使用的丙烯酸酯类交联单体的结构通式为=CH2 = CH-CO-(R1)n-CHR2，其中R1表示碳原子为1_4的烷基或烷氧基，η为1-30之间的整数；R2为羟基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基中的一种。
5.根据权利要求I和权利要求2所述紫外光固化亲水性涂料的制备方法，其特征是，所使用的稀释剂为水、乙醇、异丙醇中的一种或几种，助剂为紫外光固化涂料用表面活性剂、消泡剂、滑爽剂、附着力促进剂。
全文摘要
本发明将亲水性的不饱和聚酯酰胺脲与丙烯酸酯交联单体及引发剂按一定配比混合，再加入一定量的助剂和稀释剂，25℃下搅拌制备得到棕黑色有一定粘度的液态紫外光固化亲水性涂料。该类紫外光固化亲水性涂料采用紫外光固化成膜，具有高效、节能、亲水性好的特点。该类紫外光固化亲水性涂料可望用作亲水铝箔、塑料、玻璃等的亲水涂装，赋予它们优异的亲水性能。
文档编号C09D175/02GK102816516SQ20111015293
公开日2012年12月12日 申请日期2011年6月9日 优先权日2011年6月9日
发明者郭文迅 申请人:郭文迅