一种紫外线光固化涂料的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种涂料，特别是涉及一种紫外线光固化涂料。
【背景技术】
[0002] 光固化涂料主要指在紫外光照射下迅速交联固化成膜的一类新型涂料，由于其固 化迅速环境友好的特征，已经成为世界涂料行业和绝大多数管理机构所认可，光固化涂料 自商业化以来，已经由当初的仅用于木器涂装，拓展到大量应用于塑料，纸张，金属，陶瓷等 多种基材，自上世纪90年代，光固化在国内实现了规模生产，国内光固化涂料年增长率一 直保持在两位数，并且在以更快的速度增长，如今中国已发展成为继美国、日本之后，全球 第三大辐射固化产品生产地，其中光固化涂料又是产量最大。
[0003] 虽然我国光固化涂料发展迅速，但产品技术含量较低，附加值不高，许多材料和助 剂只能依赖进口，市场上绝大部分的溶剂型涂料有毒，易燃，污染环境，例如传统的双酚A 环氧树脂由于其对人生理的负作用，因此在某些应用方面已经逐渐被淘汰。水性光固化涂 料对环境无污染，无毒，不易燃，化学稳定性好。邻甲酚醛环氧树脂是一种多官能团缩水甘 油醚型环氧树脂，在国外20世纪70年代已经开始生产使用，由于CN-200的富环氧值，极易 形成高交联密度的三维结构，而且其固化物富含酚醛骨架，具有优良的耐热性、电绝缘性、 机械强度和耐化学性，水性聚氨酯是一种新型的聚氨酯体系，以水为溶剂，对环境无污染， 并且具有良好的相容性。韩宏哲用邻甲酚醛环氧丙烯酸酯与水性聚氨酯丙烯酸酯进行了混 杂固化，并用硅烷偶联剂进行改性，改进后的热固性树脂涂膜具有很好的耐热性与弹性，但 对于更高的防火隔热要求不能满足，本发明选用可以在紫外光下可以进行光固化的水性邻 甲酚醛环氧丙烯酸酯，并用水性自乳化离子聚氨酯进行混杂固化，在水性聚氨酯中引入亲 水基团，使其无需乳化剂即可形成稳定乳液，在树脂骨架中引入离子基，形成水性离子自乳 化聚氨酯，由于水性聚氨酯良好的相容性可以和邻甲酚醛环氧丙烯酸酯形成良好的协同作 用，具有良好的润湿性和分散性。由于水性聚氨酯自身机械强度较差，而邻甲酚醛环氧丙烯 酸酯的三维化学结构决定了其优异的机械强度与稳定性，再在体系中加入阻燃剂，制备成 水性复合防火涂料，在高温的环境下依然可以保持较好的物理和化学性能，整个体系互相 起协同作用，分散性好。形成的复合涂料在紫外光照射室温下即可迅速固化，可广泛应用于 电子器件、建筑涂料、木器、金属等基材上。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种紫外线光固化涂料，该涂料为一种紫外线光固化的水 性酚醛环氧树脂/水性聚氨酯防火涂料，可提高光固化涂料的稳定性和分散性，具有良好 的阻燃性能，生产效率高，经过改性可用于建筑，电子器件，木器等基材上。
[0005] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的： 一种紫外线光固化涂料，所述涂料在邻甲酚醛环氧树脂中，丙烯酸的羧基开环氧基生 成丙烯酸酯，环氧树脂是双环氧端基的，反应后变成二丙烯酸酯，在紫外光的照射下自由基 聚合形成光固化；该涂料由两种活性低聚物、光引发剂、活性稀释剂、阻燃剂，颜料和颜料助 剂组成；该涂料各组分按下述用量混合：邻甲酚醛环氧丙烯酸酯10% - 20%，水性自乳化聚 氨酯20% - 40%，活性稀释剂2% -10%，光引发剂0. 5% - 2. 5%，溶剂10% - 30%，阻燃剂0. 1%- 10%，颜料及颜料助剂0. 1% - 5%。
[0006] 所述的一种紫外线光固化涂料，所述活性稀释剂为甲基丙烯酸-2-羟乙酯。
[0007] 所述的一种紫外线光固化涂料，所述光引发剂为双芳基膦氧化物或二苯甲酮。
[0008] 所述的一种紫外线光固化涂料，所述颜料助剂消泡剂为聚二甲基硅氧烷。
[0009] 所述的一种紫外线光固化涂料，所述阻燃剂为甲苯基二苯基磷酸酯、磷酸甲苯二 苯酯、氢氧化镁、氯化石蜡70中的一种或几种。
[0010] 水性聚氨酯引入离子方法采用王久芬等的阴离子水性聚氨酯合成方法，在聚氨酯 中加入丙酮，高速搅拌使扩链之后的聚氨酯形成水分散体系，之后加入亚硫酸氢钠即可形 成带有阴离子的水性自乳化聚氨酯。
[0011] 本发明的优点与效果是： 本发明通过混杂固化的方法，将相容性较好的水性自乳化离子聚氨酯与邻甲酚醛环 氧丙烯酸酯进行混杂，使用甲基丙烯酸-2-羟乙酯作为活性稀释剂，制备出无毒，不污染环 境，节能，不易燃烧，安全可靠的水性光固化防火涂料。
【具体实施方式】
[0012] 下面结合实施例对本发明进行详细说明。
[0013] 实施例1 本发明为一种用于建筑用光固化水性邻甲酚醛环氧丙烯酸酯复合涂料，其所用配方如 下： 邻甲酚醛环氧丙烯酸酯 15% 水性阴离子聚氨酯 30% 甲基丙烯酸-2-羟乙酯 7.5% 二苯甲酮 1. 8% 甲苯基二苯基磷酸酯 7.5% 聚^甲基硅氧烷 0. 5% 水 27. 7% 将邻甲酚醛环氧丙烯酸酯、水性聚氨酯、甲基丙烯酸-2-羟乙酯、二苯甲酮、聚二甲基 硅氧烷均匀混合，加入去离子水搅拌，制成乳液。再在乳液中加入PH调节剂丁基乙醇胺、甲 苯基二苯基磷酸酯30°C下搅拌分散30min。放入50°C烘箱中半小时可得到复合涂料，固化 成型：在紫外光照射下30- 40s完成固化。
[0014] 实施例2 本发明为一种用于电子器件涂层的水性光固化酚醛环氧丙烯酸酯复合防火涂料，其所 用配方如下： 邻甲酚醛环氧丙烯酸酯 10% 水性聚氨酯 40% 甲基丙烯酸-2-羟乙酯 8.5% 2-羟基-2-甲基苯基丙烷-1-酮1. 4% 磷酸甲苯二苯酯 12% 聚^甲基硅氧烷 8% 水 20. 1% 将邻甲酚醛环氧丙烯酸酯、溶解有甲基丙烯酸-2-羟乙酯的水性离子聚氨酯、2-羟 基-2-甲基苯基丙烷-1-酮、聚二甲基硅氧烷均匀混合，加入去离子水搅拌，制成乳液。再 在乳液中加入PH调节剂丁基乙醇胺、磷酸甲苯二苯酯，30°C下搅拌分散30min，放入50°C烘 箱中半小时可得到复合涂料，在紫外光照射下60- 70s完成固化。
[0015] 实施例3 本发明为一种用于水性光固化酚醛环氧丙烯酸酯复合防火涂料，其所用配方如下： 邻甲酚醛环氧丙烯酸酯 20% 水性聚氨酯 40% 甲基丙烯酸-2-羟乙酯 6.5% 2-羟基-2-甲基苯基丙烷-1-酮1. 4% 氢氧化镁 12% 聚^甲基硅氧烷 8. 6% 水 11.5% 将邻甲酚醛环氧丙烯酸酯、溶解有甲基丙烯酸-2-羟乙酯的水性聚氨酯溶、2-羟 基-2-甲基苯基丙烷-1-酮、聚二甲基硅氧烷均匀混合，加入去离子水搅拌，制成70%浓度 的乳液。再在乳液中加入PH调节剂丁基乙醇胺、研磨好的纳米级氢氧化镁，30°C下搅拌分 散30min，得到分散有纳米级氢氧化镁阻燃剂的悬浮液，再放入50°C烘箱中半小时得到复 合涂料，在紫外光照射下40- 50s完成固化。
[0016] 对比例 本发明为一种用于水性光固化酚醛环氧丙烯酸酯/水性聚氨酯涂料，其所用配方如 下： 邻甲酚醛环氧丙烯酸酯 35% 水性聚氨酯 15% 甲基丙烯酸-2-羟乙酯 15% 2-羟基-2-甲基苯基丙烷-1-酮1. 4% 聚^甲基硅氧烷 8. 6% 水 30% 将邻甲酚醛环氧丙烯酸酯、溶解有甲基丙烯酸-2-羟乙酯的水性聚氨酯溶、2-羟 基-2-甲基苯基丙烷-1-酮、聚二甲基硅氧烷均匀混合，加入去离子水搅拌，制成乳液。再 在乳液中加入PH调节剂丁基乙醇胺，30°C下搅拌分散30min，放入50°C烘箱中半小时可得 到复合涂料，在紫外光照射下40- 50s完成固化。
[0017] 性能测试：对涂料进行性能测试，得到结果如下：
根据国家标准要求GB8624-2012建筑材料分级要求，以上发明涂料均符合国家防火隔 热涂料标准，在加入了阻燃剂后，实施例1-3其阻燃性能相比对比涂料提升效果明显，实施 例3相比实施例1、实施例2、对比例硬度提升了一个等级，是因为邻甲酚醛环氧丙烯酸酯交 联结构加入使复合涂料的机械强度和耐磨性能得到了加强，加入了水性聚氨酯使整个复合 涂料体系耐化学腐蚀能力得到了改善。
[0018] 本发明所生产的水性光固化涂料性能优异，在传统的光固化粉末涂料基础上进行 改进，生成了水性光固化酚醛环氧丙烯酸酯涂料，并选用水性自乳化离子聚氨酯进行混杂 复合，进一步提高其分散性，由于酚醛环氧树脂自身阻燃性能良好，再在其中加入不同应用 的阻燃剂，体系阻燃性能得到进一步改进，水性聚氨酯的加入增强了体系透气性，邻甲酚醛 环氧丙烯酸酯的加入提高了体系的稳定性，经实验整个体系相容性良好，在紫外光照射下 固化速度快，原料成本低廉，生产效率高，易于工业化，应用十分广泛，整个工艺过程无有毒 溶剂释放，是一种无毒无污染的环境友好型涂料。
【主权项】
1. 一种紫外线光固化涂料，其特征在于，所述涂料在邻甲酚醛环氧树脂中，丙烯酸的羧 基开环氧基生成丙烯酸酯，环氧树脂是双环氧端基的，反应后变成二丙烯酸酯，在紫外光的 照射下自由基聚合形成光固化；该涂料由两种活性低聚物、光引发剂、活性稀释剂、阻燃剂， 颜料和颜料助剂组成；该涂料各组分按下述用量混合：邻甲酚醛环氧丙烯酸酯10% - 20%， 水性自乳化聚氨酯20% - 40%，活性稀释剂2% -10%，光引发剂0. 5% - 2. 5%，溶剂10% - 30%， 阻燃剂0. 1% -10%，颜料及颜料助剂0. 1% - 5%。2. 根据权利要求1所述的一种紫外线光固化涂料，其特征在于，所述活性稀释剂为甲 基丙烯酸-2-羟乙酯。3. 根据权利要求1所述的一种紫外线光固化涂料，其特征在于，所述光引发剂为双芳 基膦氧化物或二苯甲酮。4. 根据权利要求1所述的一种紫外线光固化涂料，其特征在于，所述颜料助剂消泡剂 为聚二甲基硅氧烷。5. 根据权利要求1所述的一种紫外线光固化涂料，其特征在于，所述阻燃剂为甲苯基 二苯基磷酸酯、磷酸甲苯二苯酯、氢氧化镁、氯化石蜡70中的一种或几种。
【专利摘要】本发明一种紫外光固化防火涂料，由下述部分组成：邻甲酚醛环氧丙烯酸酯，水性自乳化离子聚氨酯，阻燃剂，光引发剂，溶剂，颜料和填料助剂组成。由邻甲酚醛环氧丙烯酸酯和水性自乳化阴离子聚氨酯进行混杂，由于水性聚氨酯自身机械强度较差，因此使用邻甲酚醛环氧丙烯酸酯与其混杂，提高了机械强度和稳定性，再在其中添加阻燃剂，阻燃性能大大提升。经过改性可用于建筑防火隔热涂料、电子器件表面涂膜，该水性涂料以水为溶剂，无毒，不污染环境，可作为环保材料，耐热耐潮湿，耐化学腐蚀，在紫外光的照射下室温即可迅速固化。
【IPC分类】C09D163/10, C09D7/12, C09D175/04, C09D5/18
【公开号】CN105131800
【申请号】CN201510547669
【发明人】葛铁军, 王成城, 朱娜
【申请人】沈阳化工大学
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年8月31日