CN109852227A - 一种紫外光固化木器涂料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种紫外光固化木器涂料，其原料按重量份包括：预聚物45‑60份、活性稀释剂30‑48份、光引发剂184 0.3‑0.8份、二苯甲酮0.7‑2份、N，N‑二甲基‑4‑乙烯基苯胺0.5‑1份、二氧化硅0.6‑1.5份、纳米氧化铝0.5‑2份、蛭石0.5‑2份、碳酸钙晶须0.5‑2份、海泡石1‑3份、聚磷酸铵2‑5份、改性六氯环三磷腈5‑11份、苄基三苯基氯化磷0.1‑0.8份。本发明提出的紫外光固化木器涂料，其耐热性好，阻燃性能优异，强度和硬度高。

Description

一种紫外光固化木器涂料

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种紫外光固化木器涂料。

背景技术

木器涂料主要用于木器表面，起装饰与保护作用。近年来紫外光固化木器涂料以快速固化、环保和节能等优点在木器工业领域得到广泛应用。然而，当紫外光固化涂料用于木器表面时，常存在强度较低、阻燃性和耐热性不是很好的缺陷，限制了其应用，因此，需要对其进行改性。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种紫外光固化木器涂料，其耐热性好，阻燃性能优异，强度和硬度高。

本发明提出的一种紫外光固化木器涂料，其原料按重量份包括：预聚物45-60份、活性稀释剂30-48份、光引发剂184 0.3-0.8份、二苯甲酮0.7-2份、N，N-二甲基-4-乙烯基苯胺0.5-1份、二氧化硅0.6-1.5份、纳米氧化铝0.5-2份、蛭石0.5-2份、碳酸钙晶须0.5-2份、海泡石1-3份、聚磷酸铵2-5份、改性六氯环三磷腈5-11份、苄基三苯基氯化磷0.1-0.8份。

优选地，所述预聚物为聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯的混合物，且聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯的重量比为50-70：30-50。

优选地，所述活性稀释剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二缩三丙二醇双丙烯酸酯、N-乙烯基吡咯烷酮中的一种或者多种的混合物。

优选地，所述二氧化硅的平均粒径为120-180nm；所述纳米氧化铝的平均粒径为70-90nm。

优选地，所述改性六氯环三磷腈按照以下工艺进行制备：将六氯环三磷腈溶于四氢呋喃中，在冰水浴条件下加入三氟乙醇钠，在室温下反应3-6h，反应结束后过滤、旋转蒸发后加入三氯甲烷中，经去离子水洗涤、无水硫酸钠干燥、旋转蒸发得到物料A；将4'-羟基联苯-4-羧酸、对甲基苯磺酸、丙烯醇与环己烷混合均匀，在氮气的保护下回流反应10-15h，反应结束后冷却、洗涤、过滤、重结晶、干燥得到物料B；将物料A、物料B、活化过的碳酸钾与四氢呋喃混合，在氮气的保护下回流反应30-40h，反应结束后冷却、过滤、减压蒸馏后加入乙酸乙酯溶解，然后加入甲醇中，过滤、干燥得到所述改性六氯环三磷腈。

优选地，在改性六氯环三磷腈的制备过程中，六氯环三磷腈、三氟乙醇钠的摩尔比为1：3-4；4'-羟基联苯-4-羧酸、丙烯醇的摩尔比为1：8-12；物料A、物料B的摩尔比为1：4-5。

优选地，在制备物料B时，所述洗涤包括用碳酸氢钠溶液洗涤和用蒸馏水洗涤；重结晶所用试剂为乙醇和水的混合物，且乙醇与水的体积比为1-2：3-6。

优选地，其原料中还包括0.1-0.5重量份的助剂；所述助剂为防沉剂、消泡剂、分散剂中的一种或者多种的混合物。

本发明所述紫外光固化木器涂料可以按照以下工艺进行制备：将二氧化硅、纳米氧化铝、蛭石、碳酸钙晶须、海泡石与苄基三苯基氯化磷混合后搅拌20-30min，加入预聚物、活性稀释剂搅拌3-5min，然后加入光引发剂184、二苯甲酮、N，N-二甲基-4-乙烯基苯胺搅拌30-50min，加入剩余原料搅拌10-20min得到所述紫外光固化木器涂料。

本发明所述紫外光固化木器涂料，其原料中，加入了改性六氯环三磷腈，在改性六氯环三磷腈的制备过程中，首先以六氯环三磷腈和三氟乙醇钠为原料，控制反应的条件，使六氯环三磷腈中部分氯与三氟乙醇钠发生了取代反应，将氟元素引入到了六氯环三磷腈中，得到了物料A；之后将4'-羟基联苯-4-羧酸、对甲基苯磺酸、丙烯醇与环己烷混合均匀，在氮气的保护下回流，使4'-羟基联苯-4-羧酸中的羧基与丙烯醇中羟基发生了反应，得到了含有羟基和双键的物料B；之后以物料A、物料B为原料，以活化过的碳酸钾为催化剂，使物料A中的氯进一步与物料B中的羟基发生了反应，得到了改性六氯环三磷腈，将其加入体系中，能参与涂膜的固化，提高了涂膜的交联密度，赋予涂料优异的强度和硬度，同时引入了环三磷腈结构和联苯结构，提高了涂料的耐热性，同时含有大量的磷氮元素，受热分解产生的含磷酸可以促进基体脱水炭化，促进炭层的形成，抑制基体由于受热分解所产生的可燃气体的释放和阻止外部热量反作用基体，同时产生的不可燃气体可以在挥发的过程中带走基体的一些热量使基体冷却，同时可以稀释氧气，多重作用协同，抑制了基体的继续燃烧和分解，与纳米氧化铝、蛭石、海泡石、聚磷酸铵、苄基三苯基氯化磷配合，赋予涂料优异的阻燃性和抑烟性，同时引入了较多的三氟乙氧基，其中的碳-氟键具有极性小、表面能低等性能，与磷腈环配合，赋予涂层优异的疏水性；光引发剂184、二苯甲酮、N，N-二甲基-4-乙烯基苯胺配合加入体系中，能同时吸收波长为365nm左右以及254nm左右的紫外光，相当于提高了紫外光的辐照剂量，同时N，N-二甲基-4-乙烯基苯胺能参与体系的固化，其中的叔胺结构能有效抑制氧阻聚效应，两方面的作用协同，提高了固化速度，缩短了固化时间，同时没有游离胺的存在，对漆膜无不良影响；二氧化硅的加入，一方面与纳米氧化铝、蛭石、碳酸钙晶须、海泡石配合，提高了涂料的硬度、强度、耐水性和耐磨性，同时在涂料成膜过程中，在涂层表面形成了微细粗糙度，当入射光到达表面时产生了消光，降低了紫外光固化涂料的光泽度，避免了涂料对于人体的损害。

具体实施方式

下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。

实施例1

本发明提出的一种紫外光固化木器涂料，其原料按重量份包括：预聚物60份、活性稀释剂30份、光引发剂184 0.8份、二苯甲酮0.7份、N，N-二甲基-4-乙烯基苯胺1份、二氧化硅0.6份、纳米氧化铝2份、蛭石0.5份、碳酸钙晶须2份、海泡石1份、聚磷酸铵5份、改性六氯环三磷腈5份、苄基三苯基氯化磷0.8份。

实施例2

本发明提出的一种紫外光固化木器涂料，其原料按重量份包括：预聚物45份、活性稀释剂48份、光引发剂184 0.3份、二苯甲酮2份、N，N-二甲基-4-乙烯基苯胺0.5份、二氧化硅1.5份、纳米氧化铝0.5份、蛭石2份、碳酸钙晶须0.5份、海泡石3份、聚磷酸铵2份、改性六氯环三磷腈11份、苄基三苯基氯化磷0.1份。

实施例3

本发明提出的一种紫外光固化木器涂料，其原料按重量份包括：预聚物55份、活性稀释剂36份、光引发剂184 0.7份、二苯甲酮0.9份、N，N-二甲基-4-乙烯基苯胺0.9份、二氧化硅0.9份、纳米氧化铝1.7份、蛭石1份、碳酸钙晶须1.6份、海泡石1.5份、聚磷酸铵4.4份、改性六氯环三磷腈7份、苄基三苯基氯化磷0.7份；

其中，所述预聚物为聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯的混合物，且聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯的重量比为50：50；

所述活性稀释剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯；

所述二氧化硅的平均粒径为120nm；所述纳米氧化铝的平均粒径为90nm；

所述改性六氯环三磷腈按照以下工艺进行制备：将六氯环三磷腈溶于四氢呋喃中，在冰水浴条件下加入三氟乙醇钠，在室温下反应3h，反应结束后过滤、旋转蒸发后加入三氯甲烷中，经去离子水洗涤、无水硫酸钠干燥、旋转蒸发得到物料A；将4'-羟基联苯-4-羧酸、对甲基苯磺酸、丙烯醇与环己烷混合均匀，在氮气的保护下回流反应15h，反应结束后冷却、洗涤、过滤、重结晶、干燥得到物料B；将物料A、物料B、活化过的碳酸钾与四氢呋喃混合，在氮气的保护下回流反应30h，反应结束后冷却、过滤、减压蒸馏后加入乙酸乙酯溶解，然后加入甲醇中，过滤、干燥得到所述改性六氯环三磷腈；

在改性六氯环三磷腈的制备过程中，六氯环三磷腈、三氟乙醇钠的摩尔比为1：4；4'-羟基联苯-4-羧酸、丙烯醇的摩尔比为1：8；物料A、物料B的摩尔比为1：5；

在制备物料B时，所述洗涤包括用碳酸氢钠溶液洗涤和用蒸馏水洗涤；重结晶所用试剂为乙醇和水的混合物，且乙醇与水的体积比为1：6；

其原料中还包括0.1重量份的助剂；所述助剂为防沉剂。

实施例4

本发明提出的一种紫外光固化木器涂料，其原料按重量份包括：预聚物48份、活性稀释剂42份、光引发剂184 0.5份、二苯甲酮1.8份、N，N-二甲基-4-乙烯基苯胺0.7份、二氧化硅1.3份、纳米氧化铝1份、蛭石1.8份、碳酸钙晶须0.9份、海泡石2.6份、聚磷酸铵2.8份、改性六氯环三磷腈9份、苄基三苯基氯化磷0.4份；

其中，所述预聚物为聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯的混合物，且聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯的重量比为70：30；

所述活性稀释剂为二缩三丙二醇双丙烯酸酯、N-乙烯基吡咯烷酮的混合物；

所述二氧化硅的平均粒径为180nm；所述纳米氧化铝的平均粒径为70nm；

所述改性六氯环三磷腈按照以下工艺进行制备：将六氯环三磷腈溶于四氢呋喃中，在冰水浴条件下加入三氟乙醇钠，在室温下反应6h，反应结束后过滤、旋转蒸发后加入三氯甲烷中，经去离子水洗涤、无水硫酸钠干燥、旋转蒸发得到物料A；将4'-羟基联苯-4-羧酸、对甲基苯磺酸、丙烯醇与环己烷混合均匀，在氮气的保护下回流反应10h，反应结束后冷却、洗涤、过滤、重结晶、干燥得到物料B；将物料A、物料B、活化过的碳酸钾与四氢呋喃混合，在氮气的保护下回流反应40h，反应结束后冷却、过滤、减压蒸馏后加入乙酸乙酯溶解，然后加入甲醇中，过滤、干燥得到所述改性六氯环三磷腈；

在改性六氯环三磷腈的制备过程中，六氯环三磷腈、三氟乙醇钠的摩尔比为1：3；4'-羟基联苯-4-羧酸、丙烯醇的摩尔比为1：12；物料A、物料B的摩尔比为1：4；

在制备物料B时，所述洗涤包括用碳酸氢钠溶液洗涤和用蒸馏水洗涤；重结晶所用试剂为乙醇和水的混合物，且乙醇与水的体积比为2：3；

其原料中还包括0.5重量份的助剂；所述助剂为消泡剂、分散剂的混合物。

实施例5

本发明提出的一种紫外光固化木器涂料，其原料按重量份包括：预聚物52份、活性稀释剂45份、光引发剂184 0.5份、二苯甲酮1.8份、N，N-二甲基-4-乙烯基苯胺0.7份、二氧化硅1份、纳米氧化铝1.6份、蛭石1.8份、碳酸钙晶须1.6份、海泡石2份、聚磷酸铵3.2份、改性六氯环三磷腈9份、苄基三苯基氯化磷0.6份；

其中，所述预聚物为聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯的混合物，且聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯的重量比为60：40；

所述活性稀释剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二缩三丙二醇双丙烯酸酯、N-乙烯基吡咯烷酮的混合物；

所述二氧化硅的平均粒径为150nm；所述纳米氧化铝的平均粒径为80nm；

所述改性六氯环三磷腈按照以下工艺进行制备：将六氯环三磷腈溶于四氢呋喃中，在冰水浴条件下加入三氟乙醇钠，在室温下反应5h，反应结束后过滤、旋转蒸发后加入三氯甲烷中，经去离子水洗涤、无水硫酸钠干燥、旋转蒸发得到物料A；将4'-羟基联苯-4-羧酸、对甲基苯磺酸、丙烯醇与环己烷混合均匀，在氮气的保护下回流反应12h，反应结束后冷却、洗涤、过滤、重结晶、干燥得到物料B；将物料A、物料B、活化过的碳酸钾与四氢呋喃混合，在氮气的保护下回流反应35h，反应结束后冷却、过滤、减压蒸馏后加入乙酸乙酯溶解，然后加入甲醇中，过滤、干燥得到所述改性六氯环三磷腈；

在改性六氯环三磷腈的制备过程中，六氯环三磷腈、三氟乙醇钠的摩尔比为1：3.5；4'-羟基联苯-4-羧酸、丙烯醇的摩尔比为1：10；物料A、物料B的摩尔比为1：4.5；

在制备物料B时，所述洗涤包括用碳酸氢钠溶液洗涤和用蒸馏水洗涤；重结晶所用试剂为乙醇和水的混合物，且乙醇与水的体积比为1.5：4；

其原料中还包括0.32重量份的助剂；所述助剂为防沉剂、消泡剂、分散剂的混合物。

对比例1

与实施例5的唯一不同在于，不含有改性六氯环三磷腈。

对比例2

与实施例5的唯一不同在于，将实施例5中的改性六氯环三磷腈替换为六氯环三磷腈。

对比例3

与实施例5的唯一不同在于，不含纳米氧化铝、蛭石、海泡石、聚磷酸铵、苄基三苯基氯化磷。

按照GB/T 17657-1999中对漆膜硬度的要求检测实施例1-5中涂料漆膜的硬度；根据GB/T 9286-1998中对漆膜附着力的测试方法检测实施例1-5中涂料漆膜的附着力；由测试可知，实施例1-5涂料涂膜的硬度均达到HB，附着力均达到1级。

根据GB/T 2406-93对实施例5以及对比例1-3中涂料涂膜的阻燃性进行检测，经测试可知，实施例5的氧指数为31.8％，而对比例1的氧指数为21.3％，对比例2的氧指数为22.4％，对比例3的氧指数为28.5％。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种紫外光固化木器涂料，其特征在于，其原料按重量份包括：预聚物45-60份、活性稀释剂30-48份、光引发剂184 0.3-0.8份、二苯甲酮0.7-2份、N，N-二甲基-4-乙烯基苯胺0.5-1份、二氧化硅0.6-1.5份、纳米氧化铝0.5-2份、蛭石0.5-2份、碳酸钙晶须0.5-2份、海泡石1-3份、聚磷酸铵2-5份、改性六氯环三磷腈5-11份、苄基三苯基氯化磷0.1-0.8份。

2.根据权利要求1所述紫外光固化木器涂料，其特征在于，所述预聚物为聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯的混合物，且聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯的重量比为50-70：30-50。

3.根据权利要求1或2所述紫外光固化木器涂料，其特征在于，所述活性稀释剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二缩三丙二醇双丙烯酸酯、N-乙烯基吡咯烷酮中的一种或者多种的混合物。

4.根据权利要求1-3中任一项所述紫外光固化木器涂料，其特征在于，所述二氧化硅的平均粒径为120-180nm；所述纳米氧化铝的平均粒径为70-90nm。

5.根据权利要求1-4中任一项所述紫外光固化木器涂料，其特征在于，所述改性六氯环三磷腈按照以下工艺进行制备：将六氯环三磷腈溶于四氢呋喃中，在冰水浴条件下加入三氟乙醇钠，在室温下反应3-6h，反应结束后过滤、旋转蒸发后加入三氯甲烷中，经去离子水洗涤、无水硫酸钠干燥、旋转蒸发得到物料A；将4'-羟基联苯-4-羧酸、对甲基苯磺酸、丙烯醇与环己烷混合均匀，在氮气的保护下回流反应10-15h，反应结束后冷却、洗涤、过滤、重结晶、干燥得到物料B；将物料A、物料B、活化过的碳酸钾与四氢呋喃混合，在氮气的保护下回流反应30-40h，反应结束后冷却、过滤、减压蒸馏后加入乙酸乙酯溶解，然后加入甲醇中，过滤、干燥得到所述改性六氯环三磷腈。

6.根据权利要求5所述紫外光固化木器涂料，其特征在于，在改性六氯环三磷腈的制备过程中，六氯环三磷腈、三氟乙醇钠的摩尔比为1：3-4；4'-羟基联苯-4-羧酸、丙烯醇的摩尔比为1：8-12；物料A、物料B的摩尔比为1：4-5。

7.根据权利要求5或6所述紫外光固化木器涂料，其特征在于，在制备物料B时，所述洗涤包括用碳酸氢钠溶液洗涤和用蒸馏水洗涤；重结晶所用试剂为乙醇和水的混合物，且乙醇与水的体积比为1-2：3-6。

8.根据权利要求1-7中任一项所述紫外光固化木器涂料，其特征在于，其原料中还包括0.1-0.5重量份的助剂；所述助剂为防沉剂、消泡剂、分散剂中的一种或者多种的混合物。