專利名稱：光–熱雙重固化的木器uv清漆涂料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及木器紫外光固化涂料領(lǐng)域，特別涉及光-熱雙重固化的木器UV清漆涂料的制備方法。
背景技術(shù)：
在當(dāng)代世界化學(xué)工業(yè)中，涂料工業(yè)的地位日益重要。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在發(fā)達(dá)的工業(yè)國家， 涂料生產(chǎn)均占化學(xué)工業(yè)年產(chǎn)值的10%。從日常生活用品到國防尖端產(chǎn)品，從傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)到高新技術(shù)部門，均需要涂料產(chǎn)品起保護(hù)、裝飾作用或賦予特殊功能。光固化涂料是當(dāng)今涂料工業(yè)重要的品種之一，可以應(yīng)用于木器涂裝。目前木器涂料主要使用傳統(tǒng)的聚氨酯和硝基漆等油性漆，隨著中國社會(huì)對“節(jié)能減排”的推動(dòng)，近年來迅速發(fā)展了紫外光固化木器漆和水性木器漆。由于固含量高、有機(jī)溶劑排放少、快速固化、漆膜性能好、生產(chǎn)時(shí)間短、生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)，紫外光固化木器漆逐漸在涂裝中不斷發(fā)展、壯大，其技術(shù)也不斷地發(fā)展、進(jìn)步。但是，由于紫外光固化木器漆是由紫外光照射而引發(fā)光聚合的，對于被涂裝的木制品有一些特殊要求如紫外光固化的轉(zhuǎn)化率受到限制、在有色體系中被遮蓋而難以固化、在紫外光照射不到的陰影部分無法固化、固化對象的形狀受到限制等。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述現(xiàn)有相關(guān)技術(shù)中存在的缺陷和不足，本發(fā)明提供光-熱雙重固化的木器UV清漆涂料的制備方法。先合成可紫外光固化的環(huán)氧丙烯酸酯，然后加入活性稀釋劑、熱引發(fā)劑、光引發(fā)劑、消泡劑、潤濕分散劑、增稠劑、流平劑再攪拌均勻而成。本發(fā)明采用多功能團(tuán)的丙烯酸酯的熱固化以補(bǔ)充紫外光固化的不足之處，配成紫外光固化底漆、面漆，使其施工性能、固化方式、漆膜性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過普通的紫外光固化涂料， 而成本接近于普通的紫外光固化涂料。光熱雙重固化體系的交聯(lián)或聚合反應(yīng)是通過兩個(gè)獨(dú)立的具有不同反應(yīng)原理的階段來完成的，其中一個(gè)階段是通過紫外光反應(yīng)，而另一個(gè)階段是通過熱固化來完成的。因?yàn)闊峁袒磻?yīng)的進(jìn)行不受到紫外光輻射強(qiáng)度的影響，因此雙重固化擴(kuò)展了紫外光固化體系在不透明介質(zhì)間、形狀較復(fù)雜的基材上、超厚涂層及有色涂層中的應(yīng)用既可用于一般平面木器制品的涂裝，也可用于紫外光照射不到的不規(guī)則木器制品表面的涂裝，還可以制成啞光 UV漆、UV色漆的深層固化等。本發(fā)明目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
(1)以重量份數(shù)計(jì)，將100份 500份環(huán)氧樹脂加熱至90°C 120°C，然后將25份 125 份丙烯酸單體、1份 5份催化劑和0. 02份 0. 25份阻聚劑混合后攪拌成均勻的丙烯酸單機(jī)反應(yīng)物，然后將其滴加到環(huán)氧樹脂中，滴加過程保持環(huán)氧樹脂的溫度在90°C 120°C，滴加完后立即測一次酸值，以后每隔半個(gè)小時(shí)測量一次酸值，直到酸值降低到5mg/g以下，然后將反應(yīng)體系的溫度降至20°C 40°C，再加入相當(dāng)于丙烯酸單體質(zhì)量10% 40%的活性稀釋劑，攪拌均勻后，降溫出料，得到環(huán)氧丙烯酸酯；環(huán)氧丙烯酸酯具有碳碳不飽和雙鍵，既可以單獨(dú)加熱成膜固化，也可以實(shí)現(xiàn)使用紫外光成膜固化，還可以同時(shí)加熱、紫外光固化；
(2)向上述環(huán)氧丙烯酸酯中加入熱引發(fā)劑和光引發(fā)劑，在800r/min lOOOr/min的轉(zhuǎn)速下攪拌10分鐘 30分鐘，再加入消泡劑和潤濕分散劑，繼續(xù)攪拌10分鐘 30分鐘，然后再加入增稠劑和流平劑，提高轉(zhuǎn)速至1500r/min 2000r/min并攪拌20分鐘 30分鐘，即制得木器UV清漆涂料；其中熱引發(fā)劑、光引發(fā)劑、消泡劑、潤濕分散劑、增稠劑、流平劑分別占制備好的木器UV清漆涂料質(zhì)量的1% 4%、1% 6%、0. 05% 2%、0. 2% 1. 5%、0. 1% 2%、0· 05% 1. 5%ο環(huán)氧樹脂和丙烯酸開環(huán)酯化反應(yīng)的催化劑主要為強(qiáng)堿和有機(jī)胺類。作為優(yōu)選的，本發(fā)明所述催化劑為胺類催化劑。進(jìn)一步的，上述胺類催化劑是N，N- 二甲基芐胺、三乙胺、四丁基溴化銨或三乙醇胺。所述丙烯酸單體是丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥丙酯的一種以上。所述熱引發(fā)劑為偶氮二異丁腈、過氧化苯甲酰中的一種以上；所述光引發(fā)劑為 Darocurell73和1_羥基環(huán)己基苯基甲酮中的一種以上。所述環(huán)氧樹脂是雙酚A型環(huán)氧樹脂、熱塑性酚醛型環(huán)氧樹脂火脂環(huán)型環(huán)氧樹脂。作為優(yōu)選的，雙酚A型環(huán)氧樹脂是E20、E31、E35、E42、E44、E51或E54中的一種以上。所述消泡劑為有機(jī)硅消泡劑，作為優(yōu)選的，有機(jī)硅消泡劑為BI-088、BYK080A或 TEG03062 ；所述流平劑為有機(jī)硅流平劑，作為優(yōu)選的，有機(jī)硅流平劑為BI373或SKR333 ；所述潤濕分散劑為改性聚酯型潤濕分散劑。所述阻聚劑為對苯二酚或?qū)αu基苯甲醚。所述活性稀釋劑是甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、1，6_己二醇二丙烯酸酯或季戊四醇三丙烯酸酯中的一種以上。活性稀釋劑不僅溶解和稀釋環(huán)氧丙烯酸樹脂，調(diào)節(jié)體系粘度，而且參與后續(xù)的光固化過程。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
(1)本發(fā)明所制備的環(huán)氧丙烯酸酯分子上具有不飽和雙鍵，既可以單獨(dú)加熱成膜固化， 也可以實(shí)現(xiàn)使用紫外光成膜固化，還可以同時(shí)加熱、紫外光固化，因此樹脂可以應(yīng)用于光-熱雙重固化體系；
(2)本發(fā)明通過添加光引發(fā)劑和熱引發(fā)劑克服了紫外光固化過程中固化深度受限制、 在有色體系中難以應(yīng)用、陰影部分無法固化、固化對象的形狀受到限制等缺點(diǎn)，擴(kuò)展了紫外光固化體系在不透明介質(zhì)間、形狀較復(fù)雜的基材上、超厚涂層及有色涂層中的應(yīng)用；
(3)本發(fā)明所制備的UV清漆涂料涂裝在木器制品上，在250 400mJ/cm2光照強(qiáng)度下 4 8S能迅速表干，在50 70°C下1 5小時(shí)能成膜固化；此外涂料附著力高，耐化學(xué)腐蝕性好、涂膜硬度高；同時(shí)可以與由其配成的紫外光固化底漆配套使用，施工性能、固化方式、漆膜性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過普通的紫外光固化涂料，而成本接近于普通的紫外光固化涂料，可以用于紫外光照射不到的不規(guī)則涂裝面、 光UV漆、UV色漆等。
具體實(shí)施方式
為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進(jìn)一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不是對本發(fā)明權(quán)利要求的限制。實(shí)施例1
(1)按重量份數(shù)計(jì)算，每Ig為1份，取IOOg工業(yè)級環(huán)氧樹脂E51，加入反應(yīng)釜中，置于油浴中加熱，升溫至110°C ；然后將25g工業(yè)級甲基丙烯酸、Ig工業(yè)級N，N- 二甲基芐胺和0. 05g對苯二酚混合均勻后，于4小時(shí)內(nèi)均勻加入到環(huán)氧樹脂E51中，滴加過程中保持環(huán)氧樹脂E51的溫度在110°C，滴加完畢后立即測量酸值，之后每隔半小時(shí)測量一次酸值， 待酸值降至5mg/g以下，冷卻反應(yīng)體系至30°C，然后加入32g三羥甲基丙烷三丙烯酸酯 (TMPTA)，攪拌均勻后降溫出料，得到環(huán)氧丙烯酸酯；
(2)將3.5g上海創(chuàng)欣化學(xué)有限公司提供的光引發(fā)劑Dar0CUre1173、3. 5g武漢頂輝化工有限公司提供的光引發(fā)劑184和4. 92g熱引發(fā)劑偶氮二異丁腈(AIBN)加入上述環(huán)氧丙烯酸酯中，在lOOOr/min的轉(zhuǎn)速下攪拌15分鐘，再加入2. 5g廣州鑫瑞化工有限公司提供的消泡劑BTO)88、1. 8g上海浦皓化工有限公司提供的潤濕分散劑Β (103，在800r/min下分散30 分鐘，攪拌過程中加入1.6g羥甲基纖維素和2g成都尼凱石油化工有限公司提供的流平劑 BYK373,再在1500r/min下高速分散20分鐘，即得到木器UV清漆涂料。實(shí)施例2
(1)按重量份數(shù)計(jì)算，每Ig為1份，取50g工業(yè)級環(huán)氧樹脂E44和50g工業(yè)級環(huán)氧樹脂E51，加入反應(yīng)釜中，置于油浴中加熱，升溫至110°C;然后將25g工業(yè)級甲基丙烯酸、Ig工業(yè)級四丁基溴化銨和0. Ig對苯二酚混合均勻后于3小時(shí)內(nèi)均勻加入到環(huán)氧樹脂中，滴加過程中保持環(huán)氧樹脂的溫度在110°C，滴加完畢后立即測量酸值，之后每隔半小時(shí)測量一次酸值，待酸值降至5mg/g以下，冷卻反應(yīng)體系至30°C，然后加入32g三羥甲基丙烷三丙烯酸酯 (TMPTA)，攪拌均勻后降溫出料，得到環(huán)氧丙烯酸酯；
(2)將3.5g上海創(chuàng)欣化學(xué)有限公司提供的Dar0CUre1173、3. 5g武漢頂輝化工有限公司提供的光引發(fā)劑184和4. 92g熱引發(fā)劑偶氮二異丁腈AIBN)，加入上述環(huán)氧丙烯酸酯中， 在lOOOr/min的轉(zhuǎn)速下攪拌15分鐘，再加入2. 5g廣州翔騁化工有限公司提供的消泡劑 BYK080AU. 8g揚(yáng)州立達(dá)樹脂有限公司提供的潤濕分散劑iTouch Vox5410在800r/min下分散30分鐘，攪拌過程中加入1.6g羥甲基纖維素和2g廣州佑威化工有限公司提供的流平劑 SKR333，再在1500r/min下高速分散20分鐘，即得到木器UV清漆涂料。實(shí)施例3
(1)按重量份數(shù)計(jì)算，每Ig為1份，取25g工業(yè)級環(huán)氧樹脂E44和75g工業(yè)級環(huán)氧樹脂E51，加入反應(yīng)釜中，置于油浴中加熱，升溫至90°C ；然后將25g工業(yè)級丙烯酸、Ig工業(yè)級N，N- 二甲基芐胺和0. 15g對苯二酚混合均勻后于2小時(shí)內(nèi)均勻加入到環(huán)氧樹脂中，滴加過程中保持環(huán)氧樹脂溫度在90°C，滴定完畢后立即測量酸值，之后每隔半小時(shí)測量一次酸值，待酸值降至5mg/g以下，冷卻反應(yīng)體系至30°C，然后加入32g三羥甲基丙烷三丙烯酸酯 (TMPTA)，攪拌均勻后降溫出料，得到環(huán)氧丙烯酸酯；
(2)將3.5g上海創(chuàng)欣化學(xué)有限公司提供的Dar0CUre1173、3. 5g武漢頂輝化工有限公司提供的光引發(fā)劑184,2. 5g偶氮二異丁腈(AIBN)和2. 5g過氧化苯甲酰(BPO)熱引發(fā)劑，加入上述環(huán)氧丙烯酸酯中，在lOOOr/min的轉(zhuǎn)速下攪拌15分鐘，再加入2g廣州鑫瑞化工有限公司提供的消泡劑BTO)88、2. Ig上海浦皓化工有限公司提供的潤濕分散劑Β (103在800r/min下分散30分鐘，攪拌過程中加入2g羥甲基纖維素作為增稠劑和2. 4g成都尼凱石油化工有限公司提供的流平劑BI373，再在1500r/min下高速分散20分鐘，即得到木器UV清漆涂料。實(shí)施例4
(1)按重量份數(shù)計(jì)算，每Ig為1份，取75g工業(yè)級環(huán)氧樹脂E44和25g工業(yè)級環(huán)氧樹脂E51，加入反應(yīng)釜中，置于油浴中加熱，升溫至110°C ；然后將25g工業(yè)級丙烯酸、Ig工業(yè)級N，N-二甲基芐胺和0. 25g對苯二酚混合均勻后于3小時(shí)內(nèi)加入到環(huán)氧樹脂中，滴加過程中保持環(huán)氧樹脂溫度在110°C，滴定完畢后立即測量酸值，之后每隔半小時(shí)測量一次酸值， 待酸值降至5mg/g以下，冷卻反應(yīng)體系至30°C，然后加入32g活性稀釋劑1，6_己二醇二丙烯酸酯(HDDA)，攪拌均勻后降溫出料，得到環(huán)氧丙烯酸酯；
(2)將3.5g上海創(chuàng)欣化學(xué)有限公司提供的Darocure 1173、3. 5g武漢頂輝化工有限公司提供的光引發(fā)劑184、2.5g偶氮二異丁腈(AIBN)和2. 5g過氧化苯甲酰(BPO)熱引發(fā)劑，加入上述環(huán)氧丙烯酸酯中，在lOOOr/min的轉(zhuǎn)速下攪拌15分鐘，再加入2g廣州翔騁化工有限公司提供的消泡劑BTO)80A、2. Ig揚(yáng)州立達(dá)樹脂有限公司提供的潤濕分散劑Touch Vox5410在800r/min下分散30分鐘，攪拌過程中加入2g羥甲基纖維素作為增稠劑和2. 4g 廣州佑威化工有限公司提供的流平劑SKR333，再在1500r/min下高速分散20分鐘，即得到木器UV清漆涂料。實(shí)施例5
(1)按重量份數(shù)計(jì)算，每Ig為1份，取50g工業(yè)級環(huán)氧樹脂E44和50g工業(yè)級環(huán)氧樹脂 E51，加入反應(yīng)釜中，置于油浴中加熱，升溫至120°C ；然后將15g工業(yè)級丙烯酸、IOg工業(yè)級甲基丙烯酸、Ig工業(yè)級N，N- 二甲基芐胺和0. 05g對苯二酚混合均勻后于2. 5小時(shí)內(nèi)均勻加入到環(huán)氧樹脂中，滴加過程中保持環(huán)氧樹脂溫度在120°C，滴定完畢后立即測量酸值，之后每隔半小時(shí)測量一次酸值，待酸值降至5mg/g以下，冷卻反應(yīng)體系至30°C，然后加入16g三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)和16gl，6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)，攪拌均勻后降溫出料，得到環(huán)氧丙烯酸酯；
(2)將3.5g上海創(chuàng)欣化學(xué)有限公司提供的Dar0CUre1173、3. 5g武漢頂輝化工有限公司提供的光引發(fā)劑184、2.5g偶氮二異丁腈(AIBN)和2. 5g過氧化苯甲酰(BPO)熱引發(fā)劑，加入上述環(huán)氧丙烯酸酯中，在lOOOr/min的轉(zhuǎn)速下攪拌15分鐘，再加入2 g廣州鑫瑞化工有限公司提供的消泡劑BI088、1. Sg揚(yáng)州立達(dá)樹脂有限公司提供的潤濕分散劑Touch Vox5410 在800r/min下分散30分鐘，攪拌過程中加入1. 6g羥甲基纖維素作為增稠劑和2g成都尼凱石油化工有限公司提供的流平劑BI373，再在1500r/min下高速分散20分鐘，即得到木器UV清漆涂料。將各實(shí)施例所制備的木器UV清漆涂料淋涂于木地板上，測得漆膜性能如表1 所示，其中硬度測試按GB/T1730-93，附著力測試按GB/T9286-1988，柔韌性測試按GB/ T1731-93，耐沖擊性測試按GB/T1732，光澤測試按GB/T13891-92，耐磨性測試條件為壓力為750g，研磨500r，以漆膜質(zhì)量損失量(g)來度量，按GB/T1770-79測得，耐水性測試按GB/ T1733-93 測得。將各實(shí)施例所制備的木器UV清漆涂料淋涂在木地板上，測得漆膜性能如表1所示
權(quán)利要求
1.光-熱雙重固化的木器UV清漆涂料的制備方法，其特征在于制備步驟如下(1)以重量份數(shù)計(jì)，將100份 500份環(huán)氧樹脂加熱至90°C 120°C，然后將25份 125份丙烯酸單體、1份 5份催化劑和0. 02份 0. 25份阻聚劑混合后攪拌成均勻的丙烯酸單體反應(yīng)物，然后將所述丙烯酸單體反應(yīng)物滴加到環(huán)氧樹脂中，滴加過程保持環(huán)氧樹脂的溫度在90°C 120°C，滴加完后立即測一次酸值，以后每隔半個(gè)小時(shí)測量一次酸值，直到酸值降低到5mg/g以下，然后將反應(yīng)體系的溫度降至20°C 40°C，再加入相當(dāng)于丙烯酸單體質(zhì)量10% 40%的活性稀釋劑，攪拌均勻后，降溫出料，得到環(huán)氧丙烯酸酯；(2)向上述環(huán)氧丙烯酸酯中加入熱引發(fā)劑和光引發(fā)劑，在800r/min lOOOr/min的轉(zhuǎn)速下攪拌10分鐘 30分鐘，再加入消泡劑和潤濕分散劑，繼續(xù)攪拌10分鐘 30分鐘，然后再加入增稠劑和流平劑，提高轉(zhuǎn)速至1500r/min 2000r/min并攪拌20分鐘 30分鐘，即制得木器UV清漆涂料；其中熱引發(fā)劑、光引發(fā)劑、消泡劑、潤濕分散劑、增稠劑、流平劑分別占制備好的木器UV清漆涂料質(zhì)量的1% 4%、1% 6%、0. 05% 2%、0. 2% 1. 5%、0. 1% 2%、0· 05% 1. 5%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述催化劑為胺類催化劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于所述胺類催化劑是N，N-二甲基芐胺、 三乙胺、四丁基溴化銨或三乙醇胺。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于所述丙烯酸單體是丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥丙酯中的一種以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的制備方法，其特征在于所述環(huán)氧樹脂是雙酚A型環(huán)氧樹脂、熱塑性酚醛型環(huán)氧樹脂或脂環(huán)型環(huán)氧樹脂。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于所述環(huán)氧樹脂是雙酚A型環(huán)氧樹脂。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述熱引發(fā)劑為偶氮二異丁腈、過氧化苯甲酰中的一種以上；所述光引發(fā)劑為Dar0CUre1173、l-羥基環(huán)己基苯基甲酮中的一種以上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述消泡劑為有機(jī)硅消泡劑；所述流平劑為有機(jī)硅流平劑；所述潤濕分散劑為改性聚酯型潤濕分散劑。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述阻聚劑為對苯二酚或?qū)αu基苯甲。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述活性稀釋劑是甲基丙烯酸甲酯、 苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯中的一種以上。
全文摘要
本發(fā)明提供光-熱雙重固化的木器UV清漆涂料的制備方法，是將丙烯酸單體、催化劑和阻聚劑混合均勻后，加入到90～120℃的環(huán)氧樹脂中，在一定溫度下反應(yīng)，通過酸值測定監(jiān)督反應(yīng)進(jìn)度，當(dāng)酸值降低到5mg/g以下時(shí)，得到環(huán)氧丙烯酸酯(EA)，然后向EA中加入熱引發(fā)劑、光引發(fā)劑、消泡劑、潤濕分散劑、增稠劑、流平劑，攪拌混合得到UV清漆涂料。本發(fā)明所制備的UV清漆涂料具備光熱固化雙重性能，在250～400mJ/cm2光照強(qiáng)度下4～8S能迅速表干，在50～70℃下1～5小時(shí)能成膜固化。此外UV清漆涂料附著力高、耐化學(xué)腐蝕性好、涂膜硬度高、成本低，施工性能、固化方式、漆膜性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過普通的紫外光固化涂料。
文檔編號C09D7/12GK102321424SQ201110241418
公開日2012年1月18日 申請日期2011年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月22日
發(fā)明者葉代勇, 黃萍 申請人:華南理工大學(xué)