CN103923555B - 利用溶剂热反应制备的低粘度uv生漆涂料及方法 - Google Patents

Abstract

本发明是利用溶剂热反应制备的低粘度UV生漆涂料及方法。本发明所述低粘度UV生漆涂料，由以下重量配比的组份制成：10.0％～35.0％的漆酚，5.0％～17.0％的马来酸酐，10.0％～30.0％的苯乙烯，0.3％～10.0％的乙醇，0.3％～10.0％的光引发剂，0.05％～10.0％的有机硅，0.1％～3.0％的流平剂，0.1％～10.0％的特殊形貌氧化锌，1.0～4.0％的特殊形貌碳酸钙，其中所述光引发剂为TPO。本发明的优点：使生漆涂料具有低粘度、可进行UV固化，涂膜具有耐温、耐候、低表面能和生理惰性等优良性能。三者共同作用可有效降低UV生漆粘度，改善固化速度、施工方法等问题。

Description

利用溶剂热反应制备的低粘度UV生漆涂料及方法

技术领域

本发明涉及的是一种利用溶剂热反应制备的低粘度UV生漆涂料及方法，属于涂料技术领域。

背景技术

生漆是从漆树上割流出来的油包水型乳白色液体，是漆树的一种生理分泌物。生漆作为我国的一种特产资源，在世界上享有“涂料之王”的美称，已有上千年的使用历史，广泛应用于高档家具、古建筑、珍贵艺术品等方面。生漆的主要成分包括漆酚、胶质、水不溶糖蛋白、漆树酶以及水分。生漆涂膜性能优异，硬度高、耐热性、耐腐蚀性好。但是现有的生漆由于粘度过大，只能采取手工作业，且干燥速度较慢，干燥过程中受环境因素影响很大，必须在特定的温湿条件下才能干燥，因而严重地限制了生漆的应用范围。

发明内容

本发明提出的是一种利用溶剂热反应制备的低粘度UV生漆涂料及方法，其目的旨在克服现有技术所存在的上述缺陷，获得的生漆涂膜具有优良力学性能和耐腐蚀性能。

本发明的技术解决方案：利用溶剂热反应制备的低粘度UV生漆涂料，由以下重量份制成：

漆酚  10～35份，

马来酸酐 5～17份，

质量浓度为95%的苯乙烯 10～30份，

质量浓度为95%的乙醇  0.3～10.0份，

质量浓度95%，

光引发剂  0.3～10份，

的有机硅 0.05～10份，

流平剂  0.1～3.0份，

特殊形貌氧化锌 0.1～10份，

特殊形貌碳酸钙 1～4份，

其中所述光引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦，所述流平剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷；

其制备方法。包括以下步骤：

（一）、将质量浓度为95%的苯乙烯、质量浓度为95%的乙醇、漆酚依次加入到搅拌釜中，搅拌均匀，其中苯乙烯重量份数控制在10～30份，乙醇重量份数控制在0.3～10份，漆酚重量份数控制在10～35份；

（二）、再向上述体系中依次加入有机硅、马来酸酐，调节至适当黏度，其中马来酸酐重量份数控制在5～17份，有机硅重量份数控制在0.05～10份；

（三）、体系在3000-5000r/min转速条件下分散20-30min；

（四）、将上述体系转入水热合成反应釜中进行溶剂热反应，控制反应温度100°C～200°C，反应时间1.0～8.0 h；

（五）、反应结束后，在高速搅拌条件下缓慢添加特殊形貌氧化锌、特殊形貌碳酸钙，滴加光引发剂2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦和流平剂聚醚改性聚二甲基硅氧烷，特殊形貌氧化锌重量份数控制在0.1～10份，特殊形貌碳酸钙重量份数控制在1～4份，光引发剂重量份数控制在0.3～10份，流平剂重量份数控制在0.1～3份，所得产物即为所述低粘度UV生漆涂料。

本发明由于通过对漆酚进行马来酸酐和有机硅改性，在水热合成反应釜进行溶剂热反应，制备出不饱和聚酯预聚物，并引入光引发剂、片状纳米碳酸钙、片状纳米氧化锌、流平剂等原料制备低粘度UV生漆涂料。乙醇和苯乙烯可溶解漆酚，马来酸酐与乙醇中少量水发生水解反应生成顺丁烯二酸。有机硅与漆酚发生反应，促进漆酚的活化作用，使顺丁烯二酸与漆酚分子中含有的不饱和羟基进行反应生成不饱和聚酯，作为UV固化涂料的预聚物。苯乙烯作为活性单体，光引发剂在紫外光照射下能产生非常活泼的游离键，这种游离键又极易促使苯乙烯与不饱和聚酯分子发生连锁反应，生成坚硬涂膜。再加上添加的特殊形貌氧化锌、特殊形貌碳酸钙，可进一步降低生漆涂料体系的粘度，改善UV生漆涂膜的力学性能，使UV生漆涂膜具有耐温、耐候、低表面能和生理惰性等优良性能。这种具有优良力学性能的低粘度UV生漆涂料，在涂于制品表面做面漆时，具有很快的光固化速率且具有较好的柔韧性、附着力、抗冲击强度和耐磨性，保证UV生漆涂料制品的使用性能。再加上本发明中的辅助组份流平剂，更进一步确保了UV生漆涂料的性能。简单地说本发明是利用生漆共混、接枝，加强化学键相互作用，加之苯乙烯、特定形态纳米碳酸钙、氧化锌的引入，降低了体系的粘度，所以有效解决了传统生漆粘度高、固化慢的问题。另外本发明还根据制备方法的特点，除了对各配方组分进行设定，还要求使用水热反应釜进行溶剂热反应，提出了相应的工艺流程与技术参数，以此来有效控制UV生漆涂料的性能。

附图说明

图1为利用溶剂热反应制备低粘度UV生漆涂料的流程图。

具体实施方式

利用溶剂热反应制备的低粘度UV生漆涂料，由以下重量份制成：

漆酚  10～35份，

马来酸酐 5～17份，

质量浓度为95%的苯乙烯 10～30份，

质量浓度为95%的乙醇  0.3～10.0份，

质量浓度95%

光引发剂  0.3～10份，

的有机硅 0.05～10份，

流平剂  0.1～3.0份，

特殊形貌氧化锌 0.1～10份，

特殊形貌碳酸钙 1～4份，

其中本发明的优选配比方案是由以下重量份制成：15～35份的漆酚，5～15份的马来酸酐，17～30份的苯乙烯，0.3～8份的乙醇，0.5～10份的光引发剂，0.05～8.0份的有机硅，0.3～3份的流平剂，0.2～10份的特殊形貌氧化锌，1～3份的特殊形貌碳酸钙。

本发明的较佳配比方案是由以下重量配比的组份制成：17～28份的漆酚，6～15份的马来酸酐，18～30份的苯乙烯，0.5～8份的乙醇，0.8～9份的光引发剂，0～8份的有机硅，0.5～3份的流平剂，0.5～8份的特殊形貌氧化锌，1.2～3份的特殊形貌碳酸钙。

在本发明中，原料光引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦，简称TPO，用于UV生漆涂料时，光引发效果好，原料廉价，可在短时间内固化。流平剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷，能够显著改善UV生漆涂料在基材上的润湿性，利于涂膜表观的光滑平整。

本发明中采用的特殊形貌氧化锌、特殊形貌碳酸钙，因为具有纳米粒子独特的表面效应和体积效应，少量片状纳米氧化锌、碳酸钙的加入可以分散在涂料中，降低涂料的粘度。上述特殊形貌氧化锌、特殊形貌碳酸钙优选方案为片状纳米氧化锌、片状纳米碳酸钙。

本发明由于首先对漆酚进行马来酸酐和有机硅改性，通过溶剂热反应制备出不饱和聚酯预聚物，然后引入光引发剂、片状纳米碳酸钙、片状纳米氧化锌、流平剂等原料制备低粘度UV生漆涂料。有机硅与漆酚发生反应，促进漆酚的活化作用。马来酸酐与乙醇中少量水发生水解反应生成顺丁烯二酸，在溶剂热反应条件下，顺丁烯二酸与漆酚分子中含有的不饱和羟基进行反应生成不饱和聚酯，作为UV固化涂料的预聚物。特殊形貌氧化锌、特殊形貌碳酸钙，可进一步降低生漆涂料体系的粘度。光引发剂在紫外光照射下能产生游离键，引发苯乙烯与不饱和聚酯分子发生连锁反应，生成坚硬的生漆涂膜。再加上本发明中的辅助组份流平剂，更进一步确保了UV生漆涂膜的平整光滑性。

如图1所示，利用溶剂热反应制备低粘度UV生漆涂料的方法，包括以下步骤：

（一）、将质量浓度为95%的苯乙烯、质量浓度为95%的乙醇、漆酚依次加入到搅拌釜中，搅拌均匀，其中苯乙烯重量份数控制在10～30份，乙醇重量份数控制在0.3～10份，漆酚重量份数控制在10～35份；

（二）、再向上述体系中依次加入有机硅、马来酸酐，调节至适当黏度，其中马来酸酐重量份数控制在5～17份，有机硅重量份数控制在0.05～10份；

（三）、体系在3000-5000r/min转速条件下分散20-30min；

（四）、将上述体系转入水热合成反应釜中进行溶剂热反应，控制反应温度100°C～200°C，反应时间1.0～8.0 h；

（五）、反应结束后，在高速搅拌条件下缓慢添加特殊形貌氧化锌、特殊形貌碳酸钙，滴加光引发剂2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦和流平剂聚醚改性聚二甲基硅氧烷，特殊形貌氧化锌重量份数控制在0.1～10份，特殊形貌碳酸钙重量份数控制在1～4份，光引发剂重量份数控制在0.3～10份，流平剂重量份数控制在0.1～3份，所得产物即为所述低粘度UV生漆涂料。

实施例1

低粘度UV生漆涂料的制备方法，包括以下步骤：

（一）、将25kg苯乙烯、8kg乙醇、32kg漆酚依次加入到搅拌釜中，搅拌。

（二）、再向上述体系中依次加入6kg有机硅、12kg马来酸酐，调节至适当黏度（涂-4杯  8~30 s）。

（三）、体系在3500r/min转速条件下分散25min以上。

（四）、将上述体系转入水热合成反应釜中进行溶剂热反应，控制反应温度100°C～200°C，反应时间1.0～8.0 h。

（五）、反应结束后，在高速搅拌条件下缓慢添加6kg特殊形貌氧化锌、1kg特殊形貌碳酸钙，滴加8kg光引发剂2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦和2kg流平剂聚醚改性聚二甲基硅氧烷，所得产物即为所述低粘度UV生漆涂料。

实施例2

低粘度UV生漆涂料的制备方法，包括以下步骤：

（一）、将28kg苯乙烯、8kg乙醇、28kg漆酚依次加入到搅拌釜中，搅拌。

（二）、再向上述体系中依次加入6kg有机硅、14kg马来酸酐，调节至适当黏度（涂-4杯  8~30 s）。

（三）、体系在5000r/min转速条件下分散25min以上。

（四）、将上述体系转入水热合成反应釜中进行溶剂热反应，控制反应温度150°C，反应时间4.0 h。

（五）、反应结束后，在高速搅拌条件下缓慢添加4kg特殊形貌氧化锌、2kg特殊形貌碳酸钙，滴加8kg光引发剂2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦和2kg流平剂聚醚改性聚二甲基硅氧烷，所得产物即为所述低粘度UV生漆涂料。

实施例3

低粘度UV生漆涂料的制备方法，包括以下步骤：

（一）、将30kg苯乙烯、7kg乙醇、21kg漆酚依次加入到搅拌釜中，搅拌。

（二）、再向上述体系中依次加入6kg有机硅、15kg马来酸酐，调节至适当黏度（涂-4杯  8~30 s）。

（三）、体系在3000-5000r/min转速条件下分散20-30min。

（四）、将上述体系转入水热合成反应釜中进行溶剂热反应，控制反应温度180°C，反应时间6.0 h。

（五）、反应结束后，在高速搅拌条件下缓慢添加8kg特殊形貌氧化锌、3kg特殊形貌碳酸钙，滴加7kg光引发剂2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦和3kg流平剂聚醚改性聚二甲基硅氧烷，所得产物即为所述低粘度UV生漆涂料。

实施例4

低粘度UV生漆涂料的制备方法，包括以下步骤：

（一）、将28kg苯乙烯、7kg乙醇、25kg漆酚依次加入到搅拌釜中，搅拌。

（二）、再向上述体系中依次加入8kg有机硅、15kg马来酸酐，调节至适当黏度（涂-4杯  8~30 s）。

（三）、体系在3000-5000r/min转速条件下分散20-30min。

（四）、将上述体系转入水热合成反应釜中进行溶剂热反应，控制反应温度200°C，反应时间5.0 h。

（五）、反应结束后，在高速搅拌条件下缓慢添加7kg特殊形貌氧化锌、1.5kg特殊形貌碳酸钙，滴加7kg光引发剂2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦和1.5kg流平剂聚醚改性聚二甲基硅氧烷，所得产物即为所述低粘度UV生漆涂料。

实施例5

低粘度UV生漆涂料的制备方法，包括以下步骤：

（一）、将28kg苯乙烯、8kg乙醇、20kg漆酚依次加入到搅拌釜中，搅拌。

（二）、再向上述体系中依次加入8kg有机硅、15kg马来酸酐，调节至适当黏度（涂-4杯  8~30 s）。

（三）、体系在3000-5000r/min转速条件下分散20-30min。

（四）、将上述体系转入水热合成反应釜中进行溶剂热反应，控制反应温度200°C，反应时间5.0 h。

（五）、反应结束后，在高速搅拌条件下缓慢添加8kg特殊形貌氧化锌、2kg特殊形貌碳酸钙，滴加8kg光引发剂2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦和3kg流平剂聚醚改性聚二甲基硅氧烷，所得产物即为所述低粘度UV生漆涂料。

实施例6

低粘度UV生漆涂料的制备方法，包括以下步骤：

（一）、将30kg苯乙烯、0.5kg乙醇、28kg漆酚依次加入到搅拌釜中，搅拌。

（二）、再向上述体系中依次加入5.3kg有机硅、15kg马来酸酐，调节至适当黏度（涂-4杯  8~30 s）。

（三）、体系在3000-5000r/min转速条件下分散20-30min。

（四）、将上述体系转入水热合成反应釜中进行溶剂热反应，控制反应温度200°C，反应时间5.0 h。

（五）、反应结束后，在高速搅拌条件下缓慢添加8kg特殊形貌氧化锌、1.2kg特殊形貌碳酸钙，滴加9kg光引发剂2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦和3kg流平剂聚醚改性聚二甲基硅氧烷，所得产物即为所述低粘度UV生漆涂料。

实施例7

低粘度UV生漆涂料的制备方法，包括以下步骤：

（一）、将30kg苯乙烯、3.5kg乙醇、35kg漆酚依次加入到搅拌釜中，搅拌。

（二）、再向上述体系中依次加入0.5kg有机硅、17kg马来酸酐，调节至适当黏度（涂-4杯  8~30 s）。

（三）、体系在3000-5000r/min转速条件下分散20-30min。

（四）、将上述体系转入水热合成反应釜中进行溶剂热反应，控制反应温度100°C，反应时间8.0 h。

（五）、反应结束后，在高速搅拌条件下缓慢添加0.5kg特殊形貌氧化锌、3kg特殊形貌碳酸钙，滴加10kg光引发剂2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦和0.5kg流平剂聚醚改性聚二甲基硅氧烷，所得产物即为所述低粘度UV生漆涂料。

尽管本发明是参照具体实施例来描述，但这种描述并不意味着对本发明构成限制。参照本发明的描述，所公开的实施例的其他变化，对于本领域技术人员都是可以预料的，这种的变化应属于所属权利要求所限定的范围内。

Claims (3)

1. 利用溶剂热反应制备的低粘度UV生漆涂料，其特征在于由以下重量份制成：

漆酚  10～35份，

马来酸酐 5.0～17.0份，

质量浓度为95%的苯乙烯 10～30份，

质量浓度为95%的乙醇  0.3～10.0份，

光引发剂  0.3～10份，

有机硅 0.05～10份，

流平剂  0.1～3.0份，

特殊形貌氧化锌 0.1～10份，所述的特殊形貌氧化锌是片状纳米氧化锌，

特殊形貌碳酸钙 1～4份，所述的特殊形貌碳酸钙是片状纳米碳酸钙，

其中所述光引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦，所述流平剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷。

2. 根据权利要求1所述的低粘度UV生漆涂料，其特征在于所述的特殊形貌的氧化锌和碳酸钙为片状纳米态。

3. 如权利要求1的利用溶剂热反应制备低粘度UV生漆涂料的方法，其特征在于包括以下步骤：

（一）、将质量浓度为95%的苯乙烯、质量浓度为95%的乙醇、漆酚依次加入到搅拌釜中，搅拌均匀，其中苯乙烯重量份数控制在10～30份，乙醇重量份数控制在0.3～10份，漆酚重量份数控制在10～35份；

（二）、再向上述体系中依次加入有机硅、马来酸酐，调节至适当黏度，其中马来酸酐重量份数控制在5～17份，有机硅重量份数控制在0.05～10份；

（三）、体系在3000-5000r/min转速条件下分散20-30min；

（四）、将上述体系转入水热合成反应釜中进行溶剂热反应，控制反应温度100℃～200℃反应时间1.0～8.0 h；

（五）、反应结束后，在高速搅拌条件下缓慢添加特殊形貌氧化锌、特殊形貌碳酸钙，滴加光引发剂2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦和流平剂聚醚改性聚二甲基硅氧烷，特殊形貌氧化锌重量份数控制在0.1～10份，特殊形貌碳酸钙重量份数控制在1～4份，光引发剂重量份数控制在0.3～10份，流平剂重量份数控制在0.1～3份，所得产物即为所述低粘度UV生漆涂料。