一种快干型紫外光固化漆的制作方法

本发明涉及涂料领域，具体涉及一种快干型紫外光固化漆。

背景技术：

紫外光固化是光敏性树脂体系在紫外光照射下发生聚合交联，形成三维网络的高分子材料。紫外光固化技术被誉为绿色技术，具有节能、环保、高效、多能等优点。随着人类对环保的日益重视以及科学技术的进步，紫外光固化市场快速速发展，紫外光固化技术已广泛用于涂料、胶黏剂、油墨、电子封装、牙齿修复、光刻成像以及生物医药等领域。

在紫外光固化树脂体系中，光引发剂对预聚体的固化起决定性作用。它受紫外辐射激化，产生活性中间体，引发预聚体或单体反应，形成具有交联结构的高分子材料。但是现有的紫外光固化体系中存在严重的氧阻聚现象，氧阻聚是指在自由基光聚合体系中，由于氧气的存在而消耗自由基，影响聚合反应的现象。当光聚合体系在空气中进行固化时，空气中的氧气会使光固化表面不能完全固化而发粘，严重影响了光固化后材料的整体性能，特别是固化后体积收缩大影响附着力，硬度等问题。现有紫外光固化中常用的光引发剂，如1173等，由于固化速度不快，更加加剧了氧阻聚现象的发生。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是通过添加新型的光引发剂，使得该涂层具有快速固化的效果，有效解决现有技术中氧阻聚的发生。

本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：

一种快干型紫外光固化漆，由如下重量百分数的组分组成：

脂肪酸改性双酚A环氧丙烯酸酯20~25%；二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂17~30%；活性单体35~45%；光引发剂0.5~1%；功能助剂0.5~2.5%；并用稀释剂补充至100%；

其中，所述光引发剂的化学式为(C₁₁H₉N₃O)(C₁₅H₈O₅)Cu；C₁₅H₈O₅为4,4'-羰基二苯甲酸根，C₁₁H₉N₃O为N-(吡啶-4-基)异尼克酰胺。

进一步的，所述光引发剂为三斜晶系，P-1空间群，晶胞参数为a=11.628(1) Å，b=9.865(7) Å，c=14.184(4) Å，α=81.238(3) º，β=83.394(8) º，γ=87.195(2) º，V=1627.04(9) ų。

进一步的，所述活性单体为甲基丙烯酸四氢糠基酯、N-乙烯基吡咯烷酮和烯丙基缩水甘油醚的混合物。

进一步的，所述稀释剂为醋酸丁酯，醋酸乙酯，正丁醇，异丁醇中的至少一种。

进一步的，所述功能助剂流平剂，消泡剂和润湿分散剂中的至少一种。本发明所用的功能助剂按需添加，如：流平剂为本技术领域常用的流平剂，优选为BYK354；消泡剂为本技术领域常用的消泡剂，优选为BYK141；润湿分散剂则采用迪高的655或者710。

更进一步的，该紫外光固化漆由如下重量百分数的组分组成：

脂肪酸改性双酚A环氧丙烯酸酯20~25%；二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂17~25%；甲基丙烯酸四氢糠基酯10~15%；N-乙烯基吡咯烷酮13~15%；烯丙基缩水甘油醚12~15%；光引发剂0.5~1%；功能助剂0.5~2.5%；并用稀释剂补充至100%。

本发明具有如下有益效果：

本发明中采用新型的光引发剂，并且配合相应的树脂和单体，使得光固化后具有更高的凝结含量、强度和附着力。而且本发明的光固化树脂辐射所需的辐射能量低，能够有效降低能效。

附图说明：

图1为本发明的光引发剂的配位结构图。

图2为本发明的光引发剂的紫外吸收图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细的说明，实施例仅是本发明的优选实施方式，不是对本发明的限定。

本发明所用的光引发剂按照如下方法合成：

将0.2mmol4,4'-羰基二苯甲酸、0.2mmolN-(吡啶-4-基)异尼克酰胺和0.2mmol硫酸铜溶于10mL乙腈和5mL水的混合溶剂当中，在室温下搅拌形成混合液A，然后将所述混合液A转移到聚四氟乙烯高压反应釜中，将其放在180℃烘箱中反应48小时，之后以5℃/小时降至室温过滤得到所述光引发剂。

其中，所述4,4'-羰基二苯甲酸英文为4,4'-carbonyldibenzoic acid，结构式如下所示：

；

所述N-(吡啶-4-基)异尼克酰胺英文为N-(pyridin-4-yl)isonicotinamide，结构式如下所示：

。

然后将所得的光引发剂进行单晶表征。

该光引发剂的X射线衍射数据是在Bruker Smart Apex CCD面探衍射仪上，用MoK_α辐射(λ = 0.71073 Å)，以ω扫描方式收集并进行Lp因子校正，吸收校正使用SADABS程序。用直接法解结构，然后用差值傅立叶法求出全部非氢原子坐标，并用理论加氢法得到氢原子位置(C−H 1.083 Å)，用最小二乘法对结构进行修正。计算工作在PC机上用SHELXTL程序包完成。

经测试解析可知，该光引发剂化学式为化学式为(C₁₁H₉N₃O)(C₁₅H₈O₅)Cu；其中，C₁₅H₈O₅为4,4'-羰基二苯甲酸根，C₁₁H₉N₃O为N-(吡啶-4-基)异尼克酰胺，所述光引发剂为三斜晶系，P-1空间群，晶胞参数为a=11.628(1) Å，b=9.865(7) Å，c=14.184(4) Å，α=81.238(3) º，β=83.394(8) º，γ=87.195(2) º，V=1627.04(9) ų。，Z=2。

该光引发剂配位示意图如图1所示，Cu原子采取4配位的模式，其中每个Cu原子分别与2个4,4'-羰基二苯甲酸上的2个O原子配位和2个N-(吡啶-4-基)异尼克酰胺的2个N原子配位。

图2是本发明的光引发剂的紫外吸收谱图，其最大吸收波长是275 nm附近。

另外，如无特别说明，以下实施例均采用上述合成方法所得的光引发剂。

实施例1

一种紫外光固化漆，由如下重量百分数的组分组成：

脂肪酸改性双酚A环氧丙烯酸酯22%；二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂23%；甲基丙烯酸四氢糠基酯13%；N-乙烯基吡咯烷酮14%；烯丙基缩水甘油醚14%；光引发剂0.7%；BYK354 0.5%；BYK141 0.5%；迪高710 0.5%；用异丁醇补充至100%。

实施例2

一种紫外光固化漆，由如下重量百分数的组分组成：

脂肪酸改性双酚A环氧丙烯酸酯20%；二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂24%；甲基丙烯酸四氢糠基酯11%；N-乙烯基吡咯烷酮15%；烯丙基缩水甘油醚15%；光引发剂1%；BYK354 0.5%；BYK141 0.5%；迪高710 0.5%；用正丁醇补充至100%。

实施例3

一种紫外光固化漆，由如下重量百分数的组分组成：

脂肪酸改性双酚A环氧丙烯酸酯24%；二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂18%；甲基丙烯酸四氢糠基酯15%；N-乙烯基吡咯烷酮13%；烯丙基缩水甘油醚12%；光引发剂0.5%；BYK354 0.5%；BYK141 0.5%；迪高710 0.5%；用醋酸丁酯补充至100%。

对比例1

一种紫外光固化漆，由如下重量百分数的组分组成：

脂肪酸改性双酚A环氧丙烯酸酯22%；二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂23%；甲基丙烯酸四氢糠基酯13%；N-乙烯基吡咯烷酮14%；烯丙基缩水甘油醚14%；二苯甲酮0.7%；BYK354 0.5%；BYK141 0.5%；迪高710 0.5%；用异丁醇补充至100%。

性能测试

将实施例分别喷涂塑胶底材上，45℃烘干2分钟后经紫外线光照射（设定辐射强度为30mW/cm²），然后在紫外光灯下进行固化，固化时间为1~1.5分钟，测试固化漆膜的性能。

表干时间：将光固化树脂均匀的涂抹在聚四氟乙烯板表面，在设定的光源功率和曝光时间下曝光。表干的判断：根据GB 1728-1979，将固化膜用200g干燥砝码压上一片滤纸，30s后移去砝码，翻转固化膜，滤纸能自由掉下，即认为表干。

凝胶含量测定：取固化后树脂质量约0.5～1.0g，记质量为m₁，用丙酮于索氏抽提器中抽提36h，在烘箱中80℃干燥4h至恒重，记质量为m₂。则光固化树脂的凝胶含量为（m₂/m₁）x100%。

附着力测试：用划格器在漆膜表面划100格1毫米×1毫米的正方型格，用3M胶纸粘在漆膜表面，45°角用力即时拉起，观察划痕边缘处有无脱落：如脱落在0～5%之间为5B，在5～10%之间为4B，在10～20%之间为3B，在20~30%之间为2B，在30～50%之间为1B，在50%以上为0B。

硬度的测试：按照GB 6739-2006的要求进行测试。

测定结果如表1所示。

表1性能测试结果

从以上实施例和对比例的数据可知，本发明的紫外光固化漆引入新型的光引发剂，该光引发剂具有较好的光吸收效果，而且结构中不但具有酮基还具有碱性的特性，使其作为光引发剂具有更高的效率。

为了配合本发明的光引发剂的结构特点，本发明采用的树脂和单体均为低官能度的化合物，使得反应速度更快，并且在较低的辐射强度的时候一样具有较高的凝结含量和强度，另外，引发剂上具有的酰胺能够有效促使环氧基和其他树脂、单体交联，能够有效提高，从而有效提高附着力，能够有效避免氧阻聚现象的发生。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均应落在本发明的保护范围之内。