电子束固化涂料的制作方法
【专利说明】
[00011 本发明专利申请是申请日为2015.02.15、申请号为201510085333.3、发明名称为 "电子束固化涂料、电子束固化涂层的制备方法以及应用"的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明涉及表面涂层技术领域，尤其涉及电子束固化涂料、电子束固化涂层的制 备方法以及应用。
【背景技术】
[0003] 塑料在日常生活中的应用越来越广泛，从家用电器、室内外装饰，到汽车部件，都 需要用到塑料。但塑料至少有两个致命的弱点：其一是耐候性不好，在光热的作用下容易分 解，降低其使用寿命，有的甚至分解产生有毒的产物和气体;其二是塑料比较软，表面容易 划伤。在塑料挤出成型时，虽然可以通过加入光热稳定剂及耐磨剂等来提高某些性能，但另 外一些性能必然受到损害，而且本体改性需要的原材料用量大，增加了成本。
[0004] 表面涂层技术不但可以改变塑料的外观，而且使表面的物理化学性能得到改善。 通过加入功能性添加剂，可以显著提高塑料的耐化学品、耐候性、耐划伤与抗菌等性能；同 时由于表面涂层很薄，功能材料的用量少，对产品成本增加较少。
[0005] 涂层的涂料可以通过热固化或辐射的方法获得。溶剂型和水性涂料，一般是热固 化的，但溶剂型体系的固含量较低，大量的溶剂释放到空气中，引起环境污染;水性体系虽 然可以提高固含量，但水的比热较大，挥发速度慢，需要提供大量的热能，固化通道一般较 长，固化速度慢。辐射方法包括紫外光和电子束照射，辐射方法采用的涂料可以是100%固 含量，不含有机溶剂，没有V0C，固化速度快，是新兴的涂料固化方法。由于固化速度快，紫外 光固化技术已经得到大规模应用，但与紫外光固化相比，电子束固化具有如下优点：电能的 利用率高；固化速度更快；电子束的能量大，足以直接打开丙烯酸酯，产生自由基，引发聚合 反应，因此不需要引发剂，提高了涂料的储存稳定性，并降低光引发剂分解产生的副产物带 来的颜色和气味；电子束的穿透能力强，能高达几厘米，而紫外光只能透过几十微米的厚 度。
[0006] 随着纳米技术的发展，纳米填料得到了广泛应用。由于纳米填料粒径小于100纳 米，将纳米填料作为涂料的组分，涂料的透明性不受纳米填料的影响，而涂料的机械性能如 耐磨性、耐候性以及化学性能如耐光热和化学品性都得到明显的提高。但是一般纳米材料 如二氧化硅、二氧化钛、氧化锌和氧化铝等的表面有大量的羟基，极性大，与有机单体和预 聚体的相容性不好，虽然用物理方法如砂磨，球磨等能将纳米填料分散在有机单体和溶剂 中，但稳定性都不太好，这是由于纳米颗粒很容易聚集在一起，形成二次颗粒，尺寸比初级 纳米粒子大很多，且影响涂层的透明性和光泽。
【发明内容】
[0007] 本发明解决的技术问题在于提供一种电子束固化涂料与电子束固化涂层，本申请 的电子束固化涂料用于涂层材料，使涂层具有较好的硬度与耐候性。
[0008] 有鉴于此，本申请提供了一种电子束固化涂料，包括： 无机纳米材料的分散液 5_ ~ 5 ()重量份； 无机纳米紫外吸收剂的分散液 1~10重量份；
[0009] ~、，.：. 多言能团单体 2 ~ 30重量份;： 丙烯酸酯预聚体 10 ~ 80重量份；
[0010] 所述无机纳米材料的分散液按照以下步骤制备：
[0011] A)将无机纳米材料的溶液与有机溶剂混合，得到混合溶液，调节所述混合溶液的 pH值；
[0012] B)将步骤A)得到的溶液、丙烯酸酯单体与硅烷偶联剂反应，得到无机纳米材料的 分散液；
[0013] 所述无机紫外吸收剂的分散液按照以下步骤制备：
[0014] A)将无机纳米紫外吸收剂的溶液与有机溶剂混合，得到混合溶液，调节所述混合 溶液的pH值；
[0015] B)将步骤A)得到的溶液、丙烯酸酯单体与硅烷偶联剂反应，得到无机纳米紫外吸 收剂的分散液；
[0016] 所述无机纳米材料为二氧化硅与氧化铝中的一种或两种；
[0017] 所述无机纳米紫外吸收剂为二氧化钛或氧化锌。
[0018] 优选的，所述硅烷偶联剂为丙稀酸酯基硅烷和卤代烷基硅烷偶联剂。
[0019] 优选的，所述二氧化娃粒径为5~100nm，所述氧化错的粒径为12~100nm。
[0020] 优选的，所述无机纳米材料的分散液的含量为10~30重量份。
[0021] 优选的，所述丙烯酸酯预聚体选自脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、芳香族聚氨酯丙烯酸 酯、环氧丙烯酸酯、三聚氰胺丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、有机硅丙烯酸酯、聚 丁二烯丙烯酸酯、聚丙烯酸酯丙烯酸酯和丙烯酸酯齐聚物中的一种或多种;所述多官能团 单体为多官能团丙稀酸酯。
[0022] 优选的，所述电子束固化涂料中还包括流平润滑剂、消泡剂、颜料或纳米抗菌剂； 所述颜料的含量为〇. 1~10重量份。
[0023] 本申请还提供了一种电子束固化涂层的制备方法，包括以下步骤：
[0024] 将5~50重量份的无机纳米材料的分散液、1~10重量份的无机纳米紫外吸收剂的 分散液、2~30重量份的多官能团单体、10~80重量份的丙烯酸酯预聚体混合，得到涂料；
[0025] 将所述涂料涂布于基材上，然后进行电子束固化，得到电子束固化涂层；
[0026] 所述无机纳米材料的分散液的制备方法，包括以下步骤：
[0027] A)将无机纳米材料的溶液与有机溶剂混合，得到混合溶液，调节所述混合溶液的 pH值；
[0028] B)将步骤A)得到的溶液、丙烯酸酯单体与硅烷偶联剂反应，得到无机纳米材料的 分散液；
[0029] 所述无机紫外吸收剂的分散液的制备方法，包括以下步骤：
[0030] A)将无机纳米紫外吸收剂的溶液与有机溶剂混合，得到混合溶液，调节所述混合 溶液的pH值；
[0031] B)将步骤A)得到的溶液、丙烯酸酯单体与硅烷偶联剂反应，得到无机纳米紫外吸 收剂的分散液；
[0032] 所述无机纳米材料为二氧化硅与氧化铝中的一种或两种；
[0033] 所述无机纳米紫外吸收剂为二氧化钛或氧化锌。
[0034] 优选的，所述电子束固化的设备为低能电子束设备，所述电子束固化的剂量为5~ lOOkGy，所述电子束固化的速度为100~1000m/min。
[0035] 优选的，所述电子束固化涂层的厚度为10~100μπι。
[0036] 本申请还提供了一种上述方案所述的电子束固化涂料或上述方案所所制备的电 子束固化涂层在汽车内饰或装饰板材上的应用。
[0037] 本申请提供了 一种电子束固化涂料，其包括无机纳米材料的分散液、无机纳米紫 外吸收剂的分散液、多官能团单体与丙烯酸酯预聚体，其中无机纳米材料的分散液选自二 氧化硅的分散液与氧化铝的分散液中的一种或两种，无机纳米紫外吸收剂的分散液选自二 氧化钛的分散液或氧化锌的分散液;并且本申请通过对二氧化硅、氧化铝、二氧化钛与氧化 锌进行表面改性，使其能够均匀分散于丙烯酸酯中而不发生团聚，有利于提高电子束固化 涂料的性能，本申请通过添加无机纳米材料分散液与无机纳米紫外吸收剂分散液，使电子 束固化涂料作为涂层具有较好的硬度与耐候性。
【具体实施方式】
[0038]为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是 应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的 限制。
[0039 ]本发明实施例公开了 一种电子束固化涂料，包括： 无机纳米材料的分散液 5 ~ 50重量份; 无机纳米紫外吸收剂的分散液 1 ~ 10重量份；
[0040] 八、， 多1*能团单体 2 ~ 30重量份； 丙烯酸酯预聚体 20 ~ 50重量份；
[0041] 所述无机纳米材料的分散液的制备方法，包括以下步骤：
[0042] Α)将无机纳米材料的溶液与有机溶剂混合，得到混合溶液，调节所述混合溶液的 pH值；
[0043] B)将步骤A)得到的溶液、丙烯酸酯单体与硅烷偶联剂反应，得到无机纳米材料的 分散液；
[0044] 所述无机紫外吸收剂的分散液的制备方法，包括以下步骤：
[0045] A)将无机纳米紫外吸收剂的溶液与有机溶剂混合，得到混合溶液，调节所述混合 溶液的pH值；
[0046] B)将步骤A)得到的溶液、丙烯酸酯单体与硅烷偶联剂反应，得到无机纳米紫外吸 收剂的分散液；
[0047] 所述无机纳米材料为二氧化硅与氧化铝中的一种或两种；
[0048] 所述无机纳米紫外吸收剂为二氧化钛或氧化锌。
[0049] 本申请提供了一种电子束固化涂料，所述电子束固化涂料包括无机纳米材料的分 散液、无机紫外吸收剂的分散液、多官能团单体与丙烯酸酯预聚体;并使所述无机纳米材料 与无机紫外吸收剂分别均匀分散于丙烯酸酯单体中，未发生团聚现象，从而避免了对涂层 性能的影响，且使涂层具有较好的耐磨性与耐候性。
[0050] 在所述电子束固化涂料中，所述无机纳米材料的分散液为二氧化硅的分散液与氧 化铝的分散液中的一种或两种。本申请所述电子束固化涂料中添加二氧化硅的分散液，使 电子束固化涂料作为电子束固化涂层的材料使涂层具有较好的硬度;而添加氧化铝的分散 液也使涂层具有较高的硬度;在电子束固化涂料中同时添加二氧化硅的分散液与氧化铝的 分散液会使保护涂层具有更好的硬度，且具有较好的耐磨性。二氧化硅与氧化铝的表面有 大量的羟基，极性大，与有机单体、预聚体的相容性不好，因此需要将二氧化硅