CN101747489A - 水性紫外光固化涂料专用环氧树脂及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水性紫外光固化涂料专用环氧树脂及其制备方法与应用。本发明以含有苯环的环氧树脂为原料，进行化学改性，得到颜色较浅的环氧丙烯酸酯树脂；接着将环氧丙烯酸酯与丁二酸酐反应，合成丁二酸酐改性环氧树脂，成盐后得到颜色较浅的水性紫外光固化涂料专用环氧树脂，用其配制的固化膜可以满足应用要求，可应用于塑料清漆、罩光清漆、纸张上光、木板涂料等方面。本发明所述的制备方法操作简单，时间缩短，减少阻聚剂和催化剂量的投入，得到的水性紫外光固化涂料专用环氧树脂为水溶性的树脂，减少了有机溶剂的使用，更符合当今环保的要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种环氧树脂，特别涉及一种水性紫外光固化涂料专用环氧树脂及其制备方法与应用。
背景技术
紫外光固化涂料(简称UV固化涂料)，是一种受紫外光照射后，在较短的时间内能够迅速发生物理和化学变化的涂料，其主要优点是不含有机溶剂，从而大大消除了挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds，简称VOC)对环境的污染。但是，紫外光固化涂料一般具有较高的黏度，在使用前必须加入较多的活性稀释剂(如二缩三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)，三缩四乙二醇二丙烯酸酯(TEGDA)，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)等)以调节其黏度，改善其流变性，而这些活性稀释剂中的大部分具有毒性和刺激性。因此，为了进一步提高紫外光固化涂料的性能，达到更好的环保性，紫外光固化水性涂料应运而生，水性涂料由于其极易调节的低黏度，对稀释剂的要求不高，容易实现环保的目的，因此，紫外光固化水性涂料已成为目前非常活跃的研究和开发领域，其部分产品已经在发达国家获得应用，这些涂料已经广泛用于塑料清漆、罩光清漆、丝印油墨、纸张上光、皮革及织物涂料等方面(李红强，曾幸荣.紫外光固化水性涂料的研究进展[J].中国涂料，2007，22(5)：28-32)(王德海，江棂.紫外光固化材料一理论与应用[M].北京：科学出版社，2001.)。
中国专利(公开号CN101037497A)公开了一种水性紫外光固化涂料专用环氧树脂的制备方法，其首先以含有苯环的环氧树脂和丙烯酸为原料，加入催化剂三乙胺和阻聚剂对羟基苯甲醚，70～100℃反应，反应到丙烯酸质量浓度下降到40～50％后，升温至110～120℃，至体系酸值低于5mg KOH/g为终点，生成环氧丙烯酸酯；然后将马来酸酐与环氧丙烯酸酯按摩尔比为0.8～1.05∶0.8～1.05反应生成水性紫外光固化涂料专用环氧树脂，再向其加入催化剂三乙胺和阻聚剂对羟基苯甲醚，反应温度为60～100℃，反应时间在1～3小时，加二甲基乙醇胺中和，加入纯水即得一定固含量的水性紫外固化涂料专用环氧树脂。所制备的通过马来酸酐改性的环氧丙烯酸酯虽然水溶性不错，但是产品固化后产生的色差较大(原因是高温发生热降解，马来酸酐的双键与苯环上的π电子云发生超共轭效应使产品颜色变深)，所以就限制了其应用范围(罗兰，雷建华，丁著明，等.不饱和聚酯树脂稳定化研究进展[J].热固性树脂，2008，23(4)：50-54.)。
发明内容
本发明的首要目的在于克服现有水性紫外光固化涂料固化后易产生色差的缺点与不足，提供一种水性紫外光固化涂料专用环氧树脂的制备方法。通过该制备方法制备得到的产品的外观为无色或淡黄透明液体，紫外光固化后基本不会产生色差。
本发明的另一目的在于提供通过上述制备方法制得的水性紫外光固化涂料专用环氧树脂。
本发明的再一目的在于提供所述水性紫外光固化涂料专用环氧树脂在塑料清漆、罩光清漆、纸张上光、木板涂料等方面的应用效果。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种水性紫外光固化涂料专用环氧树脂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将环氧树脂均匀加热至85～95℃后加入催化剂和含有阻聚剂的丙烯酸，保温10～20min，接着于100～110℃反应至酸值低于5mg KOH/g，终止反应，得到环氧丙烯酸酯；环氧树脂按环氧基与丙烯酸的摩尔比为(0.95～1.05)∶(0.95～1.05)进行投料；
(2)按环氧丙烯酸酯的环氧基团和丁二酸酐摩尔比1∶2将环氧丙烯酸酯和丁二酸酐混合后加入催化剂和阻聚剂，于60～90℃反应至丁二酸酐质量分数小于0.03％，终止反应，降温，至室温时加入与丁二酸酐的摩尔比为1∶1的中和剂，用于中和过量的丁二酸酐上的羧基，进行成盐反应，反应完全后，在剧烈搅拌下加水稀释，得到一定固含量的水性紫外光固化涂料专用环氧树脂；
步骤(1)和步骤(2)中所述催化剂的用量总和占总反应体系质量的1～2％；
步骤(1)和步骤(2)中所述阻聚剂的用量占反应体系质量的0.05～1％；
所述催化剂为催化羧酸和环氧基反应的催化剂，优选为叔胺、季铵盐、芳香胺、KOH、Na2CO3、N，N-二甲基苯胺、三乙胺或三苯基膦中的至少一种；更优选为三乙胺；
所述的阻聚剂用于阻聚双键聚合，优选为对羟基苯甲醚；
所述的中和剂优选为三乙醇胺、二甲基乙醇胺、氨水或三乙胺中的至少一种；
所述的环氧树脂为含有苯环的环氧树脂；
所述含有苯环的环氧树脂优选为E42、E44或E51中的至少一种；
为了更好地实现本发明，步骤(1)中所述环氧树脂均匀加热的方式优选为边搅拌边加热；
步骤(1)中所述含有对羟基苯甲醚的丙烯酸的加入方式为滴加，滴加时间为20～30min；
一种水性紫外光固化涂料专用环氧树脂，由上述制备方法制备得到。
所述水性紫外光固化涂料专用环氧树脂在塑料清漆、罩光清漆、纸张上光、木板涂料等方面的应用，特别适用作为紫外光固化油墨或涂料的基体树脂。
本发明以含有苯环的环氧树脂为原料，进行化学改性，得到颜色较浅的环氧丙烯酸酯树脂。将环氧丙烯酸酯与丁二酸酐反应，合成丁二酸酐改性环氧树脂，成盐后得到水性紫外光固化涂料专用环氧树脂。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
(1)本发明所述水性紫外光固化涂料专用环氧树脂的显著优点是颜色较浅，用其配制的固化膜可以满足应用要求。
(2)将本发明所述水性紫外光固化涂料专用环氧树脂制成水溶性的树脂，减少了有机溶剂的使用，更符合当今环保的要求。
(3)本发明所述水性紫外光固化涂料专用环氧树脂的制备方法操作简单，时间缩短，减少阻聚剂和催化剂量的投入。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
(1)在装有搅拌器、冷凝管和滴液漏斗的三颈瓶(250m1)中，加入含有苯环的环氧树脂(E-42)(广州榕晟化工有限公司)50g，升温到60℃左右时开动搅拌，搅拌速度为200rpm，继续升温到90℃，加入占反应体系(环氧树脂加丙烯酸)质量比为1％的催化剂三乙胺，然后用恒压滴液漏斗滴加含有0.05％阻聚剂对羟基苯甲醚的丙烯酸15.9g，30min滴加完毕。反应30min，接着升温到105℃，继续反应，按照GB2895-82测定酸值，直至酸值低于5mg KOH/g，终止反应，得到环氧丙烯酸酯65.9g。
(2)将步骤(1)制备的环氧丙烯酸酯65.9g升温到60℃左右时开动搅拌，搅拌速度为200rpm，升温到65℃后加入占反应体系(环氧丙烯酸酯加丁二酸酐)质量1％的催化剂三乙胺和占反应体系质量0.05％的阻聚剂对羟基苯甲醚，加入丁二酸酐22.6g(环氧丙烯酸酯的环氧基团和丁二酸酐按摩尔比1∶2)，以酯化率控制反应终点(测试方法同刘建中等，UV固化水性环氧树脂的改性研究[J].涂料工业，2004，34(11)：8-10中的酯化率的测定方法)，直至丁二酸酐质量分数小于0.03％，停止反应。降温到室温，加入中和剂三乙胺31.3ml中和，搅拌30min，然后加纯水20ml稀释配成固含量为84.8％的水性紫外固化涂料专用环氧树脂，外观为无色或淡黄透明液体，粘度为451.5cps(通过NDJ-1型旋转粘度计测定)，气味不明显。
实施例2
(1)在装有搅拌器、冷凝管和滴液漏斗的三颈瓶(250ml)中，加入含有苯环的环氧树脂(E-42)(广州榕晟化工有限公司)50g，升温到60℃左右时开动搅拌，搅拌速度为200rpm，继续升温到90℃，加入占反应体系(环氧树脂加丙烯酸)质量比为1％的催化剂三乙胺，然后用恒压滴液漏斗滴加含有0.05％阻聚剂对羟基苯甲醚的丙烯酸15.9g，30min滴加完毕。反应30min，接着升温到105℃，继续反应，按照GB2895-82测定酸值，直至酸值低于5mg KOH/g，终止反应，得到环氧丙烯酸酯65.9g。
(2)将步骤(1)制备的环氧丙烯酸酯65.9g升温到60℃左右时开动搅拌，搅拌速度为300rpm，升温到75℃后加入占反应体系(环氧丙烯酸酯加丁二酸酐)质量1％的催化剂三乙胺和占反应体系质量0.05％的阻聚剂对羟基苯甲醚，加入丁二酸酐22.6g(环氧丙烯酸酯的环氧基团和丁二酸酐按摩尔比1∶2)，以酯化率控制反应终点(测试方法同刘建中等，UV固化水性环氧树脂的改性研究[J].涂料工业，2004，34(11)：8-10中的酯化率的测定方法)，直至丁二酸酐质量分数小于0.03％，停止反应。降温到室温，加入中和剂三乙胺31.3m1中和，搅拌30min，然后加纯水20ml稀释配成固含量为84.8％的水性紫外固化涂料专用环氧树脂，外观为无色或淡黄透明液体，粘度为457.1cps(通过NDJ-1型旋转粘度计测定)，气味不明显。
实施例3
(1)在装有搅拌器、冷凝管和滴液漏斗的三颈瓶(250ml)中，加入含有苯环的环氧树脂(E-42)(广州榕晟化工有限公司)50g，升温到60℃左右时开动搅拌，搅拌速度为200rpm，继续升温到90℃，加入占反应体系(环氧树脂加丙烯酸)质量比为1％的催化剂三乙胺，然后用恒压滴液漏斗滴加含有0.05％阻聚剂对羟基苯甲醚的丙烯酸15.9g，30min滴加完毕。反应30min，接着升温到105℃，继续反应，按照GB2895-82测定酸值，直至酸值低于5mg KOH/g，终止反应，得到环氧丙烯酸酯65.9g。
(2)将步骤(1)制备的环氧丙烯酸酯65.9g升温到60℃左右时开动搅拌，搅拌速度为230rpm，升温到85℃后加入占反应体系(环氧丙烯酸酯加丁二酸酐)质量1％的催化剂三乙胺和占反应体系质量0.05％的阻聚剂对羟基苯甲醚，加入丁二酸酐22.6g(环氧丙烯酸酯的环氧基团和丁二酸酐按摩尔比1∶2)，以酯化率控制反应终点(测试方法同刘建中等，UV固化水性环氧树脂的改性研究[J].涂料工业，2004，34(11)：8-10中的酯化率的测定方法)，直至丁二酸酐质量分数小于0.03％，停止反应。降温到室温，加入中和剂三乙胺31.3ml中和，搅拌30min，然后加纯水20ml稀释配成固含量为84.8％的水性紫外固化涂料专用环氧树脂，外观为无色或淡黄透明液体，粘度为451.5cps(通过NDJ-1型旋转粘度计测定)，气味不明显。
实施例4
(1)在装有搅拌器、冷凝管和滴液漏斗的三颈瓶(250m1)中，加入含有苯环的环氧树脂(E-44)(广州榕晟化工有限公司)50g，升温到60℃左右时开动搅拌，搅拌速度为300rpm，继续升温到90℃，加入占反应体系(环氧树脂加丙烯酸)质量比为1％的催化剂三乙胺，然后用恒压滴液漏斗滴加含有0.05％阻聚剂对羟基苯甲醚的丙烯酸16.6g，30min滴加完毕。反应25min，接着升温到105℃，继续反应，按照GB2895-82测定酸值，直至酸值低于5mg KOH/g，终止反应，得到环氧丙烯酸酯66.6g。
(2)将步骤(1)制备的环氧丙烯酸酯66.6g升温到60℃左右时开动搅拌，搅拌速度为250rpm，升温到65℃后加入占反应体系(环氧丙烯酸酯加丁二酸酐)质量1％的催化剂三乙胺和占反应体系质量0.05％的阻聚剂对羟基苯甲醚，加入丁二酸酐22g(环氧丙烯酸酯的环氧基团和丁二酸酐按摩尔比1∶2)，以酯化率控制反应终点(测试方法同刘建中等，UV固化水性环氧树脂的改性研究[J].涂料工业，2004，34(11)：8-10中的酯化率的测定方法)，直至丁二酸酐质量分数小于0.03％，停止反应。降温到室温，加入中和剂三乙胺30.5ml中和，搅拌30min，然后加纯水20ml稀释配成固含量为84.8％的水性紫外固化涂料专用环氧树脂，外观为无色或淡黄透明液体，粘度为420.8cps(通过NDJ-1型旋转粘度计测定)，气味不明显。
实施例5
(1)在装有搅拌器、冷凝管和滴液漏斗的三颈瓶(250ml)中，加入双酚A型环氧树脂(E-44)(广州榕晟化工有限公司)50g，升温到60℃左右时开动搅拌，搅拌速度为200rpm，继续升温到90℃，加入占反应体系(环氧树脂加丙烯酸)质量比为1％的催化剂三乙胺，然后用恒压滴液漏斗滴加含有0.05％阻聚剂对羟基苯甲醚的丙烯酸16.6g，20min滴加完毕。反应20min，接着升温到105℃，继续反应，按照GB2895-82测定酸值，直至酸值低于5mg KOH/g，终止反应，得到环氧丙烯酸酯66.6g。
(2)将步骤(1)制备的环氧丙烯酸酯66.6g升温到60℃左右时开动搅拌，搅拌速度为200rpm，升温到75℃后加入占反应体系(环氧丙烯酸酯加丁二酸酐)质量1％的催化剂三乙胺和占反应体系质量0.05％的阻聚剂对羟基苯甲醚，加入丁二酸酐22g(环氧丙烯酸酯的环氧基团和丁二酸酐按摩尔比1∶2)，以酯化率控制反应终点(测试方法同刘建中等，UV固化水性环氧树脂的改性研究[J].涂料工业，2004，34(11)：8-10中的酯化率的测定方法)，直至丁二酸酐质量分数小于0.03％，停止反应。降温到室温，加入中和剂三乙胺30.5ml中和，搅拌30min，然后加纯水20ml稀释配成固含量为84.8％的水性紫外固化涂料专用环氧树脂，外观为无色或淡黄透明液体，粘度为453.2cps(通过NDJ-1型旋转粘度计测定)，气味不明显。
实施例6
(1)在装有搅拌器、冷凝管和滴液漏斗的三颈瓶(250ml)中，加入双酚A型环氧树脂(E-44)(广州榕晟化工有限公司)50g，升温到60℃左右时开动搅拌，搅拌速度为300rpm，继续升温到90℃，加入占反应体系(环氧树脂加丙烯酸)质量比为1％的催化剂三乙胺，然后用恒压滴液漏斗滴加含有0.05％阻聚剂对羟基苯甲醚的丙烯酸16.6g，约30min滴加完毕。反应25min，接着升温到105℃，继续反应，按照GB2895-82测定酸值，直至酸值低于5mg KOH/g，终止反应，得到环氧丙烯酸酯66.6g。
(2)将步骤(1)制备的环氧丙烯酸酯66.6g升温到60℃左右时开动搅拌，搅拌速度为300rpm，升温到85℃后加入占反应体系(环氧丙烯酸酯加丁二酸酐)质量1％的催化剂三乙胺和占反应体系质量0.05％的阻聚剂对羟基苯甲醚，加入丁二酸酐22g(环氧丙烯酸酯的环氧基团和丁二酸酐按摩尔比1∶2)，以酯化率控制反应终点(测试方法同刘建中等，UV固化水性环氧树脂的改性研究[J].涂料工业，2004，34(11)：8-10中的酯化率的测定方法)，直至丁二酸酐质量分数小于0.03％，停止反应。降温到室温，加入中和剂三乙胺30.5ml中和，搅拌30min，然后加纯水20ml稀释配成固含量为84.8％的水性紫外固化涂料专用环氧树脂，外观为无色或淡黄透明液体，粘度为440.3cps(通过NDJ-1型旋转粘度计测定)，气味不明显。
实施例7
(1)在装有搅拌器、冷凝管和滴液漏斗的三颈瓶(250ml)中，加入含有苯环的环氧树脂(E-51)(广州榕晟化工有限公司)50g，升温到60℃左右时开动搅拌，搅拌速度为200rpm，继续升温到90℃，加入占反应体系(环氧树脂加丙烯酸)质量比为1％的催化剂三乙胺，然后用恒压滴液漏斗滴加含有0.05％阻聚剂对羟基苯甲醚的丙烯酸19.3g，25min滴加完毕。反应20min，接着升温到105℃，继续反应，按照GB2895-82测定酸值，直至酸值低于5mg KOH/g，终止反应，得到环氧丙烯酸酯69.3g。
(2)将步骤(1)制备的环氧丙烯酸酯69.3g升温到60℃左右时开动搅拌，搅拌速度为300rpm，升温到65℃后加入占反应体系(环氧丙烯酸酯加丁二酸酐)质量1％的催化剂三乙胺和占反应体系质量0.05％的阻聚剂对羟基苯甲醚，加入丁二酸酐19.9g(环氧丙烯酸酯的环氧基团和丁二酸酐按摩尔比1∶2)，以酯化率控制反应终点(测试方法同刘建中等，UV固化水性环氧树脂的改性研究[J].涂料工业，2004，34(11)：8-10中的酯化率的测定方法)，直至丁二酸酐质量分数小于0.03％，停止反应。降温到室温，加入中和剂三乙胺27.6ml中和，搅拌30min，然后加纯水20ml稀释配成固含量为84.8％的水性紫外固化涂料专用环氧树脂，外观为无色或淡黄透明液体，粘度为428.7cps(通过NDJ-1型旋转粘度计测定)，气味不明显。
实施例8
(1)在装有搅拌器、冷凝管和滴液漏斗的三颈瓶(250ml)中，加入双酚A型环氧树脂(E-51)(广州榕晟化工有限公司)50g，升温到60℃左右时开动搅拌，搅拌速度为300rpm，继续升温到90℃，加入占反应体系(环氧树脂加丙烯酸)质量比为1％的催化剂三乙胺，然后用恒压滴液漏斗滴加含有0.05％阻聚剂对羟基苯甲醚的丙烯酸19.3g，30min滴加完毕。反应30min，接着升温到105℃，继续反应，按照GB2895-82测定酸值，直至酸值低于5mg KOH/g，终止反应，得到环氧丙烯酸酯69.3g。
(2)将步骤(1)制备的环氧丙烯酸酯69.3g升温到60℃左右时开动搅拌，搅拌速度为300rpm，升温到75℃后加入占反应体系(环氧丙烯酸酯加丁二酸酐)质量1％的催化剂三乙胺和占反应体系质量0.05％的阻聚剂对羟基苯甲醚，加入丁二酸酐19.9g(环氧丙烯酸酯的环氧基团和丁二酸酐按摩尔比1∶2)，以酯化率控制反应终点(测试方法同刘建中等，UV固化水性环氧树脂的改性研究[J].涂料工业，2004，34(11)：8-10中的酯化率的测定方法)，直至丁二酸酐质量分数小于0.03％，停止反应。降温到室温，加入中和剂三乙胺27.6ml中和，搅拌30min，然后加纯水20ml稀释配成固含量为84.8％的水性紫外固化涂料专用环氧树脂，外观为无色或淡黄透明液体，粘度为456.9cps(通过NDJ-1型旋转粘度计测定)，气味不明显。
实施例9
(1)在装有搅拌器、冷凝管和滴液漏斗的三颈瓶(250ml)中，加入双酚A型环氧树脂(E-51)(广州榕晟化工有限公司)50g，升温到60℃左右时开动搅拌，搅拌速度为245rpm，继续升温到90℃，加入占反应体系(环氧树脂加丙烯酸)质量比为1％的催化剂三乙胺，然后用恒压滴液漏斗滴加含有0.05％阻聚剂对羟基苯甲醚的丙烯酸19.3g，20min滴加完毕。反应20min，接着升温到105℃，继续反应，按照GB2895-82测定酸值，直至酸值低于5mg KOH/g，终止反应，得到环氧丙烯酸酯69.3g。
(2)将步骤(1)制备的环氧丙烯酸酯69.3g升温到60℃左右时开动搅拌，搅拌速度为300rpm，升温到75℃后加入占反应体系(环氧丙烯酸酯加丁二酸酐)质量1％的催化剂三乙胺和占反应体系质量0.05％的阻聚剂对羟基苯甲醚，加入丁二酸酐19.9g(环氧丙烯酸酯的环氧基团和丁二酸酐按摩尔比1∶2)，以酯化率控制反应终点(测试方法同刘建中等，UV固化水性环氧树脂的改性研究[J].涂料工业，2004，34(11)：8-10中的酯化率的测定方法)，直至丁二酸酐质量分数小于0.03％，停止反应。降温到室温，加入中和剂三乙胺27.6ml中和，搅拌30min，然后加纯水20ml稀释配成固含量为84.8％的水性紫外固化涂料专用环氧树脂，外观为无色或淡黄透明液体，粘度为435.6cps(通过NDJ-1型旋转粘度计测定)，气味不明显。
实施例10
(1)在装有搅拌器、冷凝管和滴液漏斗的三颈瓶(250ml)中，加入双酚A型环氧树脂(E-42)(广州榕晟化工有限公司)50g，升温到60℃左右时开动搅拌，搅拌速度为200rpm，继续升温到90℃，加入占反应体系(环氧树脂加丙烯酸)质量比为1％的催化剂N，N-二甲基苯胺，然后用恒压滴液漏斗滴加含有0.05％阻聚剂对羟基苯甲醚的丙烯酸15.9g，约30min滴加完毕。反应30min，接着升温到105℃，继续反应，按照GB2895-82测定酸值，直至酸值低于5mgKOH/g，终止反应，得到环氧丙烯酸酯65.9g。
(2)将步骤(1)制备的环氧丙烯酸酯65.9g升温到60℃左右时开动搅拌，搅拌速度为200rpm，升温到65℃后加入占反应体系(环氧丙烯酸酯加丁二酸酐)质量1％的催化剂N，N-二甲基苯胺和占反应体系质量0.05％的阻聚剂对羟基苯甲醚，加入丁二酸酐22.6g(环氧丙烯酸酯的环氧基团和丁二酸酐按摩尔比1∶2)，以酯化率控制反应终点(测试方法同刘建中等，UV固化水性环氧树脂的改性研究[J].涂料工业，2004，34(11)：8-10中的酯化率的测定方法)，直至丁二酸酐质量分数小于0.03％，停止反应。降温到室温，加入中和剂二甲基乙醇胺22.6ml中和，搅拌30min，然后加纯水20ml稀释配成固含量为84.8％的水性紫外固化涂料专用环氧树脂，外观为无色或淡黄透明液体，粘度为451.5cps(通过NDJ-1型旋转粘度计测定)，气味不明显。
效果实施例
将实施例1～10所制备的水性紫外光固化涂料专用环氧树脂依据表1的配方制备成涂料，使用8号刮棒将所制备的涂料分别涂覆于纸张，塑料板和木板上，形成100g/m2涂膜。
表1涂料配方
| 组分 | 二苯甲酮 | 流平剂 | TPGDA | 活性胺 | 各实施例制备树脂 | 水 |
| 含量(％) | 6 | 2 | 30 | 8 | 35 | 19 |
对于所制备涂膜进行测试：固化时间，指干法；固化膜硬度，GB/T6739-86(铅笔法)；固化膜附着力，GB/T9286-88(划格法)；按GB/T 14522-1993进行荧光紫外灯暴露试验240h，光源为UV-A灯(351nm)，按GB/T 3979-1997、GB/T 7921-1997进行色差检测。用各实施例制备树脂配制成的涂料的性能如表2所示。从表2中可以看出，各实施例的水性紫外固化涂料专用环氧树脂制备的涂料具有固化时间短，附着力强，硬度高，基本不产生色差的优点。
表2实施例1～10的水性紫外固化涂料专用环氧树脂分别制备的涂料测试
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种水性紫外光固化涂料专用环氧树脂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将环氧树脂均匀加热至85～95℃后加入催化剂和含有阻聚剂的丙烯酸，保温10～20min，接着于100～110℃反应至酸值低于5mg KOH/g，终止反应，得到环氧丙烯酸酯；环氧树脂按环氧基与丙烯酸的摩尔比为(0.95～1.05)∶(0.95～1.05)进行投料；
(2)按环氧丙烯酸酯的环氧基团和丁二酸酐摩尔比1∶2将环氧丙烯酸酯和丁二酸酐混合后加入催化剂和阻聚剂，于60～90℃反应至丁二酸酐质量分数小于0.03％，终止反应，降温，至室温时加入与丁二酸酐的摩尔比为1∶1的中和剂，反应完全后，在剧烈搅拌下加水稀释，得到一定固含量的水性紫外光固化涂料专用环氧树脂；
步骤(1)和步骤(2)中所述催化剂的用量总和占总反应体系质量的1～2％；所述催化剂为催化羧酸和环氧基反应的催化剂；
步骤(1)和步骤(2)中所述阻聚剂的用量占反应体系质量的0.05～1％；
所述环氧树脂为含有苯环的环氧树脂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述含有苯环的环氧树脂为E42、E44或E51中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述催化剂为叔胺、季铵盐、芳香胺、KOH、Na2CO3、三乙胺或三苯基膦中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的阻聚剂为对羟基苯甲醚。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的中和剂为三乙醇胺、二甲基乙醇胺、氨水或三乙胺中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述环氧树脂均匀加热的方式为边搅拌边加热。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述含有对羟基苯甲醚的丙烯酸的加入方式为滴加，滴加时间为20～30min。
8.一种水性紫外光固化涂料专用环氧树脂，由权利要求1～7任一项所述的制备方法制备得到。
9.权利要求8所述水性紫外光固化涂料专用环氧树脂的应用，其特征在于：所述水性紫外光固化涂料专用环氧树脂在塑料清漆、罩光清漆、纸张上光或木板涂料中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：所述水性紫外光固化涂料专用环氧树脂用作紫外光固化油墨或涂料的基体树脂。
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