Uv可固化的亲水性涂料的制作方法
【专利说明】UV可固化的亲水性涂料
[0001 ] 背景
[0002]通常通过接触角(CA)测量固体表面的湿润性。在平表面上液体的接触角是在固体/液体/气体界面的三种不同类型的表面张力的结果，并且通过杨氏方程测量。固体表面的亲水性指小于90°的接触角，而疏水性指大于90°的接触角。如果接触角小于10°，表面通常指定为亲水性的，前提是表面不在水中反应或溶解。
[0003]漆和涂料，尽管保护衬底避免外部环境，但是它们本身变脏。通过增加光散射或通过改性涂料的颜色，污垢使涂料灰暗。污垢也影响涂料的耐久性。亲水性表面使水在淡污水池(thin pool)中展开，随着水搅浑或稀薄和流出，污垢从表面清除。该类型的“自清洁”特性有利于外部漆，因为其保持涂料干净，而不需要大量清洁。
【发明内容】
[0004]本公开提供了具有亲水性质的UV可固化的漆和涂料。在一种实施方式中，亲水性涂料组合物包括约40wt.%至约95wt.%的乙稀醚化合物、环氧化合物、具有乙稀醚和环氧官能团的化合物，或其任何组合；约0.1wt.%至约40wt.%的至少一种极性稀释剂；约40wt.%或更少的至少一种非极性稀释剂；和约0.5wt.%至约12wt.%的至少一种光引发剂，和其中涂料配置为在固化之后具有覆盖约1%至约10%的涂布表面的极性基团。
[0005]在另外的实施方式中，将表面改性成亲水性表面的方法涉及将涂料组合物施加至表面，以形成涂布表面，其中涂料组合物包括约40wt.%至约95wt.%的乙稀醚化合物、环氧化合物、具有乙稀醚和环氧官能团的化合物，或其任何组合。涂料可进一步包括约0.1wt.%至约40wt.%的至少一种极性稀释剂、约40wt.%或更少的至少一种非极性稀释剂和约
0.5wt.%至约12wt.%的至少一种光引发剂。方法可进一步包括将涂布表面暴露于UV光，以使涂料固化，其中固化涂料具有覆盖约1%至约10%的涂布表面的极性基团，和其中固化涂料具有小于20°的水接触角。
[0006]在进一步实施方式中，涂布制品包括衬底和布置在衬底的至少一个表面上的涂料，其中涂料包括约40wt.%至约95wt.%的乙稀醚化合物、环氧化合物、具有乙稀醚和环氧官能团的化合物，或其任何组合。涂料组合物可进一步包括约0.1wt.%至约40wt.%的至少一种极性稀释剂、约40wt.%或更少的至少一种非极性稀释剂，和约0.5wt.%至约12wt.%的至少一种光引发剂。在一些实施方式中，极性基团可覆盖约1%至约10%的涂布表面。
[0007]附图简述
[0008]图1描绘了根据实施方式阳离子光引发剂依赖性聚合的示意图。
[0009]发明详述
[0010]本公开不限于描述的具体系统、设备和方法，因为这些可以改变。在本说明书中使用的术语是仅仅为了描述具体形式或实施方式的目的，并且不旨在限制范围。
[0011]本公开提供了具有亲水性质的UV可固化的漆和涂料。在一些实施方式中，亲水性涂料组合物包括约40wt.%至约95wt.%的乙稀醚化合物、环氧化合物、具有乙稀醚和环氧官能团的化合物，或其任何组合；约0.1wt.%至约40wt.%的至少一种极性稀释剂；约40wt.%或更少的至少一种非极性稀释剂；和约0.5wt.%至约12wt.%的至少一种光引发剂。
[0012]在一些实施方式中，乙烯醚化合物可以是乙烯醚单体、低聚乙烯醚，和其任意组合。在一些实施方式中，乙烯醚化合物可以是高分子量化合物，分子量为约400克/mol至约50，000克/mol。这些高分子量化合物可以是半固体、固体或非常粘的。这样的乙烯醚化合物的非限制性例子包括聚醚乙烯醚、聚丙烯酸酯乙烯醚、聚酯乙烯醚、聚碳酸酯乙烯醚、聚丁二烯乙烯醚、聚异丁烯乙烯醚、聚异丙烯乙烯醚、聚氨基甲酸酯乙烯醚、聚酰亚胺乙烯醚、聚酰胺乙烯醚、聚磷腈乙烯醚、硅氧烷乙烯醚，和其任意组合。
[0013]在一些实施方式中，任何阳离子活性乙烯醚化合物也可用于涂料组合物。可使用的乙烯醚化合物的例子包括但不限于三(乙二醇)二乙烯醚、缩水甘油基乙烯醚(GVE )、丁二醇乙烯醚、二(乙二醇)二乙烯醚、I，4_环己烷二甲醇二乙烯醚、4-(1-丙烯氧基甲基)-1，3_二氧环戊-2-酮、2-氯乙基乙烯醚、2-乙基己基乙烯醚、乙基乙烯醚、正丙基乙烯醚、异丙基乙烯醚、正丁基乙烯醚、异丁基乙烯醚、十八基乙烯醚、环己基乙烯醚、丁烷二醇二乙烯醚、羟丁基乙烯醚、环己烷二甲醇单乙烯醚、叔丁基乙烯醚、叔戊基乙烯醚、十二烷基乙烯醚、乙二醇二乙烯醚、乙二醇单乙烯醚、己烷二醇二乙烯醚、己烷二醇单乙烯醚、二甘醇单乙烯醚、三甘醇甲基乙烯醚、四甘醇二乙烯醚、三羟甲基丙烷三乙烯醚、氨基丙基乙烯醚、聚四氢呋喃二乙烯醚、plur1l-E200 二乙烯醚(PEG200-DVE)、乙二醇丁基乙烯醚、2-二乙基氨基乙基乙烯醚、二丙二醇二乙烯醚、十八基乙烯醚、乙烯醚封端的芳族酯单体、乙烯醚封端的脂肪族酯单体、乙烯醚封端的脂肪族氨基甲酸乙酯低聚物、乙烯醚封端的芳族氨基甲酸乙酯低聚物，和其任意组合。
[0014]可使用的适当的烯醚单体是乙基乙烯醚、丙基乙烯醚、异丁基乙烯醚、十八基乙烯醚、羟丁基乙烯醚、十二烷基乙烯醚、环己基乙烯醚、2-乙基己基乙烯醚、丁基乙烯醚、乙二醇单乙烯醚、二乙二醇二乙烯醚、丁烷二醇单乙烯醚、丁二醇二乙烯醚、己烷二醇二乙烯醚、乙二醇丁基乙烯醚、三甘醇甲基乙烯醚、环己烷二甲醇单乙烯醚、环己烷二甲醇二乙烯醚、
2-乙基己基乙烯醚，和任何其组合。
[0015]本文公开的乙稀醚化合物可以涂料组合物约40wt.%至约95wt.%、约40wt.%至约75wt.%、约40wt.%至约65wt.%，或约40wt.%至约55wt.%存在于涂料组合物中。具体的例子包括约40wt.%、约50wt.%、约60wt.%、约70wt.%、约80wt.%、约90wt.%、约95wt.%，和这些值的任何两个之间的范围(并且包括其端点)。
[0016]在一些实施方式中，环氧化合物可以是环氧化物单体、低聚环氧化物、环氧树脂、环氧材料，或其任何组合。在一些实施方式中，环氧化合物可以是高分子量化合物，分子量为约400克/mol至约50，000克/mol。环氧化合物的非限制性例子包括4-环氧环己基-甲基-3’，4’_环氧环己烷羧酸酯、新戊基乙二醇二(4-甲基-3，4-环氧基-环己烷羧酸酯)、4_苄氧基甲基环己烷氧化物、双酸A 二环氧甘油醚、3，4-环氧环己基甲基-3，4-环氧环己烯羧酸酯、3，4-环氧基-6-甲基环己基-甲基-3，4-环氧基-6-甲基-环己烯羧酸酯、双(3，4-环氧基-6-甲基环己基-甲基)己二酸、双(2，3-环氧环戊基)醚、I，4-丁二醇二环氧甘油醚、间苯二酚二环氧甘油醚、双(3，4_环氧环己基)己二酸、2-(3,4-环氧环己基-5，5-螺-3，4-环氧基)环己烷-间-二噁烷、I，2_环氧基-3-苯氧丙烷、环氧化的I，2，3_三(1-丙烯氧基)丙烷、环氧化的聚丁二烯、苄基3，4-环氧环己基甲醚、3，4-环氧环己基甲醛二苄基缩醛，和其任意组合。
[0017]容易获得的环氧材料可用于涂料组合物。这样的环氧材料包括十八烯氧化物;表氯醇;苯乙烯氧化物；乙烯基环己烯氧化物;缩水甘油，缩水甘油基甲基丙烯酸酯;双酚A二环氧甘油醚;3，4_环氧环己基-甲基-3，4-环氧环己烯羧酸酯;3，4_环氧基-6-甲基环己基甲基-3，4-环氧基-6-甲基-环己烯羧酸酯;双(3，4_环氧基-6-甲基环己基甲基)己二酸;双(2，
3-环氧环戊基)醚；由聚丙二醇改性的脂肪族环氧化物;二戊烯二氧化物;环氧化的聚丁二烯;包含环氧基官能度的硅氧烷树脂；卤化的环氧树脂;苯酚甲醛酚醛清漆的I，4-丁二醇二环氧甘油醚；间苯二环氧甘油基二酚;双(3，4-环氧环己基)己二酸;2-(3，4_环氧环己基-5，5-螺-3，4-环氧基)环己烷-间-二噁烷；乙烯基环己烯一氧化物；I，2_环氧十六烷;烷基缩水甘油基醚，比如烷基C8-ClQ缩水甘油基醚、烷基Cl2_Cl4缩水甘油基醚、丁基缩水甘油基醚、甲苯基缩水甘油基醚、对叔丁基苯基缩水甘油基醚、多官能缩水甘油基醚、新戊二醇二环氧甘油醚、环己烷二甲醇二环氧甘油醚、三羟甲基乙烷三缩水甘油基醚、三甲醇丙烷三缩水甘油基醚、脂肪族多元醇的聚缩水甘油基醚;聚乙二醇二环氧化物;双酚F环氧化物;9，9_双[4-(2，3_环氧丙氧基)-苯基]芴酮和其任意组合。
[0018]该涂料组合物也考虑各种环氧材料的混合物。这样的混合物包括具有两个或更多个重均分子量分布的环氧树脂。它们可包括低分子量(小于200)、中分子量(约200至10，
000)和高分子量(大于约10，000)的环氧树脂。可选地或另外，环氧材料可包含具有不同化学性质比如脂肪族和芳族，或具有不同官能度比如极性和非极性的环氧基化合物的混合物。如果需要，可另外结合其他阳离子可聚合的聚合物。
[0019]本文公开的环氧化合物