CN101050334B - 紫外光固化水性涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种紫外光固化水性涂料，其组分及各组分重量百分含量为高分子聚合物9％～60％，光引发剂1％～10％，水30％～90％。产品具有良好的涂膜硬度和柔韧性，环保，无毒，生产成本低，具有显著的经济和社会效益，市场应用前景良好。

Description

紫外光固化水性涂料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种涂料，尤其是一种紫外光固化水性涂料，以及所述涂料的制备方法和应用。

背景技术

涂料光固化是一种快速发展的绿色新技术，从上世纪70年代至今，辐射固化技术在发达国家的应用越来越普及，与传统涂料固化技术相比，辐射固化具有节能无污染、高效、适用于热敏基材、性能优异、采用设备小等优点，随着人类环保意识的增强，辐射固化取代传统热固化必将成为一种趋势和需求。而辐射固化技术产品中80％以上是紫外线固化技术。

但目前紫外线光固化涂料99％以上为油性漆，大都使用活性低聚物、低分子的活性稀释剂例如苯类，酯类，酮类作为溶剂，使用量最大的混合溶剂为甲苯，乙酸乙酯，丁酮，溶剂量占涂料重量70％左右，在干燥过程中溶剂无序挥发，对环境和人体健康造成较大的危害，又造成了石油资源的浪费，完全不符合环保的要求；同时传统的光固化涂料其粘度与分子量密切相关，很难兼顾涂膜的硬度和柔韧性，产品性能迫切需要改善和提高；而且，由于溶剂的挥发和干燥需时较长，使用涂料的厂家均需较大的晾置场地，上漆工序耗时冗长，影响了生产效率的提高，难以适应日新月异的涂装市场需求。

发明内容

本发明的一个目的是针对目前涂料的不足与缺陷，提供一种紫外光固化的水性涂料。

本发明的第二个目的是提供所述涂料简单可行的制备方法。

本发明的另一个目的是提供所述涂料的应用。

本发明的技术方案是提供一种涂料，其组分及各组分重量百分含量如下：

高分子聚合物    9％～60％

光引发剂        1％～10％

水              30％～90％

本发明提供了所述涂料的制备方法，包括以下步骤：

(1)二异氰酸酯、二羟甲基丙酸、聚丙二醇、丙烯酸羟基酯搅拌均匀以后于70℃反应3小时；

(2)反应产物用有机胺化合物中和搅拌0.5小时，得到高分子聚合物；

(3)加入水和光引发剂，搅拌。

其中，所述的二异氰酸酯优选二苯基甲烷二异氰酸酯或甲苯二异氰酸酯，所述丙烯酸羟基酯优选丙烯酸羟乙酯，光引发剂优选二苯甲酮。

本发明中所述二异氰酸酯、二羟甲基丙酸、聚丙二醇、丙烯酸羟基酯、有机胺化合物、水、光引发剂的重量配比为：

二异氰酸酯            4％-10％

二羟甲基丙酸        4％-6％

聚丙二醇200         10％-25％

丙烯酸羟基酯        3％-10％

三乙醇胺            5％-10％

光引发剂            1％-4％

水                  余量水

优选二异氰酸酯重量配比为5-6％，二羟甲基丙酸重量配比为5％，光引发剂重量配比为2-3％，三乙醇胺重量配比为7-8％。

本发明提供了所述涂料在家具行业或家庭装修涂装方面的应用，尤其是应用于胶合板或成型木器的涂装。

本发明具有显著的有益效果，提供了一种全新的涂料及简单可行的制备方法，将紫外光固化技术引入水性涂料技术，交联固化反应可以完全不在配料储存，涂装及干燥等工艺过中发生，仅在紫外光照下才开始交联固化，因而最终固化膜的性能易于控制，产品质量得以稳定，显著减少涂料的施工难度；所述涂料具有明显的环保、快速、节能、高效等优点，紫外光固化涂料固化时间通常以秒计，可大大提高上漆的生产效率，不需晾置场地即可直接包装入库，以水代替有机溶剂，环保，无毒，降低成本，具有显著的经济和社会效益。

紫外光固化水性涂料的另一个显著效果就是使用的是高分子的水性分散体系(乳液或分散液)，其粘度与高分子的分子量无关，而只与固含量有关，因而在光固化水性涂料体系中可以使用高分子量的聚合物，同时又不必加入低分子的活性稀释剂，从根本上解决了光固化涂料高硬度与高柔韧性的矛盾，能够兼顾涂膜的硬度和柔韧性，具有广泛的应用范围和应用前景。

具体实施方式

本发明提供所述涂料的生产方法包括以下步骤：

(1)二异氰酸酯和聚醚二元醇，丙烯酸羟基酯，羟基烷酸反应；

(2)反应产物用有机胺化合物中和；

(3)加入水溶解聚合物；

(4)加入光引发剂。

下面结合一些具体的实施例以及数据来进一步说明本发明，并不因此将本发明限制于所述实施例中。

实施例1

配方1：

二苯基甲烷二异氰酸酯      6％

二羟甲基丙酸              5％

聚丙二醇200               18％

丙烯酸羟乙酯              6％

三乙醇胺                  8％

二苯甲酮                  2％

水                        55％

涂料的生产方法：

1、高分子聚合物的制备：

(1)常压下，按上述配方，将计量的二苯基甲烷二异氰酸酯，二羟甲基丙酸，聚丙二醇200，丙烯酸羟乙酯加入三口反应瓶中，搅拌均匀后，升温至70℃，反应3小时。

(2)在(1)中加入三乙醇胺，搅拌0.5小时。

2、加入水和二苯甲酮，搅匀后得到所述涂料。

涂料产品外观：半透明均匀液体

润湿性：在木器表面润湿良好

储存期：≤30℃，一年

固化时间：≤10秒

实施例2

配方2：

二苯基甲烷二异氰酸酯    5％

二羟甲基丙酸            5％

聚丙二醇400             15％

丙烯酸羟乙酯            5％

三乙醇胺                8％

二苯甲酮                2％

水                      60％

涂料的生产方法：

1、高分子聚合物的制备：

(1)常压下，按上述配方，将计量的二苯基甲烷二异氰酸酯，二羟甲基丙酸，聚丙二醇400，，丙烯酸羟乙酯加入三口反应瓶中，搅拌均匀后，升温至75℃，反应3小时。

(2)加入三乙醇胺，搅拌0.5小时。

2、加入水和二苯甲酮，搅匀后得到所述涂料。

涂料产品外观：半透明均匀液体

润湿性：在木器表面润湿良好

储存期：≤30℃，一年

固化时间：≤10秒

实施例3

配方3：

甲苯二异氰酸酯          8％

二羟甲基丙酸            5％

聚丙二醇200             21％

丙烯酸羟乙酯            4％

三乙醇胺                7％

二苯甲酮                3％

水                      52％

涂料的生产方法：

1、高分子聚合物的制备：

(1)常压下，按上述配方，将计量的甲苯二异氰酸酯，二羟甲基丙酸，聚丙二醇200，丙烯酸羟乙酯加入三口反应瓶中，搅拌均匀后，升温至75℃，反应3小时。

(2)加入三乙醇胺，搅拌0.5小时。

2、加入水和二苯甲酮，搅匀后得到所述涂料。

涂料产品外观：半透明均匀液体

润湿性：在木器表面润湿良好

储存期：≤30℃，一年

固化时间：≤10秒

Claims (7)

1.紫外光固化水性涂料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)按照重量配比将4％-10％的二异氰酸酯、4％-6％的二羟甲基丙酸、10％-25％的聚丙二醇200、3％-10％的丙烯酸羟基酯搅拌均匀以后于70℃反应3小时；所述二异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯或甲苯二异氰酸酯；

(2)反应产物用5％-10％的三乙醇胺中和，搅拌0.5小时，得到高分子聚合物；

(3)加入1％-4％的光引发剂和余量的水，搅拌即得。

2.根据权利要求1所述的紫外光固化水性涂料的制备方法，其特征是所述丙烯酸羟基酯为丙烯酸羟乙酯。

3.根据权利要求1或2所述的紫外光固化水性涂料的制备方法，其特征是所述光引发剂为二苯甲酮。

4.根据权利要求1所述的紫外光固化水性涂料的制备方法，其特征是所述二异氰酸酯重量配比为5-6％。

5.根据权利要求1所述的紫外光固化水性涂料的制备方法，其特征是所述二羟甲基丙酸重量配比为5％。

6.根据权利要求1所述的紫外光固化水性涂料的制备方法，其特征是光引发剂重量配比为2-3％，三乙醇胺重量配比为7-8％。

7.一种权利要求1所述方法制备的紫外光固化水性涂料的应用，其特征是应用于胶合板或成型木器的涂装。