一种紫外光固化涂料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种紫外光固化涂料及其制备方法，属于紫外光固化涂料领域。
【背景技术】
[0002] 紫外光（UV)固化涂料第一份专利诞生在1947年，经过半个多世纪的发展，UV固化 涂料已经成为较为成熟的技术，特别是随着人们环保意识的提高，生产和研宄人员更加注 意UV固化涂料的开发和应用。紫外光固化涂料，又称辐射固化涂料，简称UV涂料。它是利 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。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。
[0003] 紫外光固化涂料优点是固化时间短（几分之一秒到几分钟）、固化温度低、挥发分 低，为省能源、省资源、无公害、高效率的涂料新品种。传统涂料需要在高温下才能固化，消 耗大量能源。一般的紫外光固化涂料虽然具有高光泽高硬度的特点，但其也存在如下缺陷： 易被指纹弄污、油性笔的印迹不容易清除、耐污染性较差。这在一定程度上限制了其应用。
[0004] ZL201010618907. 6公开了一种耐污紫外光固化涂料。ZL200910264158. 9 -种高 耐污隔热型UV固化氟涂料的制备方法。虽然都具有一定耐污性能，但是仍存在一些其他问 题，如耐化学腐蚀不够好，制备时条件要求高等。
[0005] 因此，制备一种具有优良耐污性能，同时兼具耐化学腐蚀性的紫外光固化涂料，要 求其方法简单，步骤少，控制条件温和，易操作，显得尤为必要。
【发明内容】
[0006] 为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种紫外光固化涂料及其制备方 法，制备步骤少，操作简单易行，所得到的紫外光固化涂料具有良好的抗污染性能和耐化学 腐蚀性能。
[0007] 为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
[0008] 一种紫外光固化涂料的制备方法，包括以下步骤：
[0009] (1)将光敏树脂与活性单体加入容器中，搅拌加热至40°C，再依次加入稀释剂和 光引发剂，缓慢升温至55°C?60°C，反应3?5h ;
[0010] (2)升温至65°C?75°C，加入消泡剂、流平剂和分散剂，反应2?3h，降温至50°C， 保温反应Ih ;
[0011] (3)加入抗污染性光固化助剂，混合高速搅拌，缓慢降至室温，即得。
[0012] 进一步地，前述的制备方法，包括以下步骤：
[0013] (1)将光敏树脂与活性单体加入容器中，搅拌加热至40°C，再依次加入稀释剂和 光引发剂，缓慢升温至58 °C，反应4h ;
[0014] (2)升温至70°C，加入消泡剂、流平剂和分散剂，反应3h，降温至50°C，保温反应 Ih ；
[0015] (3)加入抗污染性光固化助剂，混合高速搅拌，缓慢降至室温，即得。
[0016] 前述的制备方法中，光敏树脂为双酚A环氧丙烯酸酯、改性环氧丙烯酸酯和聚氨 酯丙烯酸酯；活性单体为苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯或丙烯酸丁酯；稀释剂为二缩丙二醇双 丙烯酸酯或三羟甲基丙烷三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；抗污染性光固化助剂为聚 ^甲基娃氧烧或聚甲基苯基娃氧烧。
[0017] 紫外光固化涂料，按重量份数计，由以下组分制得，光敏树脂45?55份，活性单体 30?42份，稀释剂10?20份，光引发剂1?5份，消泡剂15?18份，流平剂12?15份， 分散剂〇. 7?I. 1份，抗污染性光固化助剂6?10份。
[0018] 进一步地，前述紫外光固化涂料，按重量份数计，由以下组分制得，光敏树脂50 份，活性单体37份，稀释剂17份，光引发剂3份，消泡剂16份，流平剂14份，分散剂9份， 抗污染性光固化助剂7份。
[0019] 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，不像环氧树脂那样烦琐，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。通过有机过氧 化物固化法（低温-高温）或光固化法便能进行固化，被广泛应用于以下领域：耐腐蚀FRP 制品，如玻璃钢槽罐、管道、塔器以及耐腐蚀格栅等；防腐蚀工程，如水泥基或铁基玻璃钢衬 里、高耐腐蚀地坪；高强度FRP，例如拉挤玻璃钢型材、体育用品、FRP船艇等；重防腐玻璃鳞 片涂料；其他如UV油墨、重防腐工业地坪等。本发明中，双酚A环氧丙烯酸酯采用洞头县恒 立印刷材料有限公司HL-103A85 ;改性环氧丙烯酸酯采用江门市恒光新材料有限公司的改 性环氧丙烯酸酯-6200D。具有固化速度快、流平性好、附着力优良的特点。
[0020] 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。
[0021] 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。本发明中采用的二缩丙二醇双丙烯酸酯具有 稳定性好，产品表面效果好等优点；三羟甲基丙烷三丙烯酸酯具有固化速度快等特点。
[0022] 光引发剂又称光敏剂（photosensitizer)或光固化剂（photocuring agent)，是 一类能在紫外光区（250?420nm)或可见光区（400?800nm)吸收一定波长的能量，产生 自由基、阳离子等，从而引发单体聚合交联固化的化合物。在光固化体系中，包括UV胶，UV 涂料，UV油墨等，接受或吸收外界能量后本身发生化学变化，分解为自由基或阳离子，从而 引发聚合反应。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。本发明选用的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。
[0023] 消泡剂，又称为除泡剂或破泡剂，在工业生产的过程中会产生许多影响生产的泡 沫，需要添加消泡剂。广泛应用于清除胶乳、纺织上浆、食品发酵、生物医药、涂料、石油化 工、造纸、工业清洗、污水处理等行业生产过程中产生的有害泡沫。聚醚改性有机硅是在硅 氧烷分子中因如聚醚链段制得的聚醚-硅氧烷共聚物（简称硅醚共聚物）。聚醚改性有机 硅消泡剂很容易在水中乳化，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《聚醚改性有机硅消泡剂的应用研宄》（李阿丹等，燕山大学学报，2006 年第2期）中的方法制备得到。
[0024] 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。
[0025] 分散剂：能提高和改善固体或液体物料分散性能的助剂。本发明中采用己烯基双 硬脂酰胺。
[0026] 本发明的有益之处在于：本发明提供的紫外光固化涂料及其制备方法，方法简单， 步骤少，控制条件温和，易操作；所得到紫外光固化涂料具有优良的抗污染性能，能耐碘酒 擦拭；耐油性笔擦拭的次数达上百次，远远优于市售产品；固化时间短，所得涂膜的硬度 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。
【具体实施方式】
[0027] 以下结合具体实施例对本发明作进一步的介绍。
[0028] 本发明中聚醚改性有机硅消泡剂采用《聚醚改性有机硅消泡剂的应用研宄》（李阿 丹等，燕山大学学报，2006年第2期）中的方法制备得到。其余试剂均为市售产品。
[0029] 实施例1
[0030] 一种紫外光固化涂料的制备方法，包括以下步骤：
[0031] (1)将HL-103A85型双酚A环氧丙烯酸酯、6200D型改性环氧丙烯酸酯和CN965NS 型聚氨酯丙烯酸酯，按质量比I : 1 : 1，共45g，和30g苯乙烯加入容器中，搅拌加热至 4〇°C，再依次加入按20g质量比I : 1的二缩丙二醇双丙烯酸酯和三羟甲基丙烷三丙烯酸 酯，Ig的1-羟基环己基苯基甲酮，缓慢升温至55 °C，反应3h ;
[0032] (2)升温至65°C，加入15g聚醚改性有机硅消泡剂、15gNKS-5331型流平剂和0. 7g 己烯基双硬脂酰胺，反应2h，降温至50°C，保温反应Ih ;
[0033] (3)加入6g聚二甲基硅氧烧，混合高速搅拌，缓慢降至室温，即得。
[0034] 实