CN111218198A - 一种水性uv光固化涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种水性UV光固化涂料，其特征在于，是由如下重量份的各组分组成：聚乙二醇单烯丙基醚改性2,4,6‑三(4‑羧基苯基)‑1,3,5‑三嗪20‑30份、亲水基团改性氨基封端超支化聚苯并咪唑10‑20份、水性光引发剂0.5‑1.5份、水溶性氮化硼量子点0.5‑2份、填料15‑20份、分散剂3‑5份、消泡剂0.5‑1.5份、乳化剂1‑3份、水15‑25份。本发明还公开了所述水性UV光固化涂料的制备方法。本发明公开的水性UV光固化涂料综合性能好，耐水性、耐溶剂性、储存稳定性和机械强度佳，固化速度快，耐候性、耐磨性优异，使用安全环保。

Description

一种水性UV光固化涂料
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种水性UV光固化涂料及其制备方法。
背景技术
近年来，随着经济的发展及全球工业化进程的推进，环境问题和能源问题日益严峻，成为制约社会发展的两座大山。为了解决这些问题，世界各国也出台了相应法律法规，旨在鼓励推广使用绿色环保、节能减排的新产品。正是在这种形势下，UV光固化涂料进入了人们的视线，这种产品一经问世就受到了人们的高度重视。UV光固化涂料是一种受紫外光照射后，能在较短的时间内迅速发生物理和化学变化的涂料，它具有固化速度快、节省能源、涂膜性能优良、对基材的适用范围广、有利于消除VOC等优点，被广泛应用于木材、塑料、光纤、纸张等材料领域。
现有技术中的UV光固化涂料根据所有分散体系的不同分为油性UV光固化体系和水性体系，油性UV光固化体系中的活性稀释单体大部分具有强烈的气味，同时对人体的感官和皮肤有较强的刺激，极大地影响操作者的身体健康。水性光固化涂料，具有固化速度快，生产效率高，能源利用率高，有机挥发物(VOC)少，环保无污染等特点，是涂料行业发展的主流方向，是现阶段乃至未来涂料市场的“明星”产品。然而，现有技术中的水性UV光固化涂料或多或少存在脆性和柔韧性不好，耐水性、耐溶剂性、储存稳定性和机械强度差，易吸潮，耐候性、耐磨性有待进一步提高，因为快速的光固化性能，涂料在很短的时间之内固化，涂料内部会存在较大的收缩应力，导致涂层力学性能，尤其是附着力显著下降的缺陷。
授权公布号为CN 101294046B的中国发明专利公开了一种紫外光固化水性聚氨酯涂料及其制备方法。该发明首先以多元硫醇和烯分别为端基通过化学键接的方法引入到聚酯多元醇或者异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体中，再通过自乳化法制备含多元硫醇和多元烯的水性聚氨酯分散体涂料。然后以上述两种聚氨酯水性分散体涂料为基础制备得紫外光固化水性聚氨酯涂料，该发明涂料室温贮存稳定性优异，光固化速度快，固化程度均匀，无氧气阻碍效应；然而由于分子UV光固化水性聚氨酯主链中无可参与UV固化的活性交联点，且分子链上具有亲水性链段，如果固化不充分，会导致固化膜的耐水性和耐介质性较差；同时由于官能度低，难以实现色漆和厚涂膜的充分UV固化。
因此，开发一种综合性能佳，固化速度快，耐水性和耐溶剂性能好，耐候性和耐磨性优异，与基材附着力大的水性UV光固化涂料符合市场需求，具有广泛的市场价值和应用前景，对促进UV光固化涂料行业的发展具有非常重要的意义。
发明内容
为了克服现有技术中的缺陷，本发明旨在提供一种水性UV光固化涂料及其制备方法，该制备方法简单易行，施工方便，制备成本低廉，耗能少，制备效率高，适合连续规模化生产，有效实现了经济效益、社会效益和生态效益三者的有机统一；通过这种制备方法制备得到的水性UV光固化涂料综合性能好，耐水性、耐溶剂性、储存稳定性和机械强度佳，固化速度快，耐候性、耐磨性优异，使用安全环保。
本发明通过以下技术方案实现：一种水性UV光固化涂料，其特征在于，是由如下重量份的各组分组成：聚乙二醇单烯丙基醚改性2,4,6-三(4-羧基苯基)-1,3,5-三嗪20-30份、亲水基团改性氨基封端超支化聚苯并咪唑10-20份、水性光引发剂0.5-1.5份、水溶性氮化硼量子点0.5-2份、填料15-20份、分散剂3-5份、消泡剂0.5-1.5份、乳化剂1-3份、水15-25份。
优选的，所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚、壬基酚聚氧乙烯醚中的至少一种；所述消泡剂为磷酸三丁酯、消泡剂德谦3100、消泡剂BYK088中的至少一种；所述分散剂为六偏磷酸钠、聚羧酸钠盐中的至少一种；所述填料为堇青石粉、钛白粉、滑石粉、伊利石粉、海泡石粉中的至少一种。
优选的，所述水溶性氮化硼量子点的制备方法，参见：中国发明专利CN201510387306.1实施例1。
优选的，所述水性光引发剂为MC-299水性UV光引发剂、IRGACURE 500UV光引发剂、光引发剂2959中的至少一种。
优选的，所述亲水基团改性氨基封端超支化聚苯并咪唑的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1、将氨基封端超支化聚苯并咪唑、2-乙氧基-1-乙氧碳酰基-1,2-二氢喹啉、三乙氧硅基丙基马来酸加入到高沸点溶剂中，在30-50℃，氧气阻聚作用下，搅拌反应8-10小时，后在水中沉出，并用乙醇洗涤产物3-6次，后旋蒸除去乙醇，得到中间产物；
步骤S2、将经过步骤S1制成的中间产物、氯丙二酸、阻聚剂、碱性催化剂加入到N-甲基吡咯烷酮中，在100-110℃搅拌反应3-5小时，后在饱和碳酸钠溶液中沉出，再用乙醚洗涤3-6次，最后旋蒸除去乙醚，得到亲水基团改性氨基封端超支化聚苯并咪唑。
较佳的，步骤S1中所述氨基封端超支化聚苯并咪唑、2-乙氧基-1-乙氧碳酰基-1,2-二氢喹啉、三乙氧硅基丙基马来酸、高沸点溶剂的摩尔比为1:(2-3):4:(15-25)；所述高沸点溶剂为二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。
优选的，步骤S2中所述中间产物、氯丙二酸、阻聚剂、碱性催化剂、N-甲基吡咯烷酮的摩尔比为1:(6-10):(0.1-0.3):(1-2):(25-35)；所述阻聚剂为四氯苯醌、1,4-萘醌中的至少一种；所述碱性催化剂为氢化钠、叔丁基醇钾、甲醇钠中的至少一种。
较佳的，所述聚乙二醇单烯丙基醚改性2,4,6-三(4-羧基苯基)-1,3,5-三嗪的制备方法，包括如下步骤：将聚乙二醇单烯丙基醚、2,4,6-三(4-羧基苯基)-1,3,5-三嗪、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、4-二甲氨基吡啶加入到四氢呋喃中，在30-50℃下搅拌反应8-10小时，后旋蒸除去副产物和四氢呋喃，得到聚乙二醇单烯丙基醚改性2,4,6-三(4-羧基苯基)-1,3,5-三嗪。
优选的，所述聚乙二醇单烯丙基醚、2,4,6-三(4-羧基苯基)-1,3,5-三嗪、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、4-二甲氨基吡啶、四氢呋喃的摩尔比为3:1:(0.3-0.5):0.2:(13-16)。
本发明的另一个目的，在于提供一种所述水性UV光固化涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：按重量份将各组分混合，在转速为800-1200r/min下搅拌1-3h，然后在转速为1800-2100r/min下继续搅拌2-3h，后加入氢氧化钠，调节PH至7，接着通过研磨机研磨至细度为10-30μm，后熟化1-2天，取样检验，合格后过筛包装，制得成品水性UV光固化涂料。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
(1)本发明提供的一种水性UV光固化涂料的制备方法，该制备方法简单易行，施工方便，制备成本低廉，耗能少，制备效率高，适合连续规模化生产，有效实现了经济效益、社会效益和生态效益三者的有机统一。
(2)本发明提供的一种水性UV光固化涂料，克服了现有技术中的水性UV光固化涂料或多或少存在脆性和柔韧性不好，耐水性、耐溶剂性、储存稳定性和机械强度差，易吸潮，耐候性、耐磨性有待进一步提高，因为快速的光固化性能，涂料在很短的时间之内固化，涂料内部会存在较大的收缩应力，导致涂层力学性能，尤其是附着力显著下降的缺陷，具有综合性能好，耐水性、耐溶剂性、储存稳定性和机械强度佳，固化速度快，耐候性、耐磨性优异，使用安全环保的优点。
(3)本发明提供的一种水性UV光固化涂料，引入聚乙二醇单烯丙基醚改性2,4,6-三(4-羧基苯基)-1,3,5-三嗪，是通过首先聚乙二醇单烯丙基醚上的端羟基与2,4,6-三(4-羧基苯基)-1,3,5-三嗪上的羧基通过缩合反应制成；聚乙二醇结构的引入改善了其亲水性，三嗪结构的引入改善了涂层耐候性、耐磨性和阻燃防火性；通过改性，引入多乙烯基结构，为后续光固化提供反应位点，固化后形成三维网络结构，有效改善涂料的综合性能。
(4)本发明提供的一种水性UV光固化涂料，亲水基团改性氨基封端超支化聚苯并咪唑是首先通过氨基封端超支化聚苯并咪唑上的酸氨基与三乙氧硅基丙基马来酸上的羧基发生酰胺化反应，然后是苯并咪唑环与氯丙二酸上的氯发生季铵化反应形成两性离子聚合物结构；通过改性，引入离子型结构和亲水性羧基结构，改善了亲水性，有利于其在水中分散；引入乙烯基，有利于后续交联固化，引入乙氧基硅基结构，能通过架桥作用，改善涂料与基材的附着力；超支化聚苯并咪唑的引入，能有效改善涂层的综合性能。
(5)本发明提供的一种水性UV光固化涂料，添加水溶性氮化硼量子点，不仅能改善其耐磨性，还能赋予涂层优异的阻燃性、耐候性和抗氧化性能，赋予涂层特有的光泽，增强视觉美感；与其他成分协同作用，能改善涂料的综合性能。
具体实施方式
为了使本技术领域人员更好地理解本发明的技术方案，并使本发明的上述特征、目的以及优点更加清晰易懂，下面结合实施例对本发明做进一步的说明。实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
本发明下述实施例中所使用的原料均为商业购买，其中，所述水溶性氮化硼量子点的制备方法，参见：中国发明专利CN201510387306.1实施例1。所述氨基封端超支化聚苯并咪唑为氨基封端超支化聚苯并咪唑G4，制备方法参见：中国发明专利201010210204.X。
实施例1
一种水性UV光固化涂料，其特征在于，是由如下重量份的各组分组成：聚乙二醇单烯丙基醚改性2,4,6-三(4-羧基苯基)-1,3,5-三嗪20份、亲水基团改性氨基封端超支化聚苯并咪唑10份、MC-299水性UV光引发剂0.5份、水溶性氮化硼量子点0.5份、堇青石粉15份、六偏磷酸钠3份、磷酸三丁酯0.5份、十二烷基苯磺酸钠1份、水15份。
所述亲水基团改性氨基封端超支化聚苯并咪唑的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1、将氨基封端超支化聚苯并咪唑、2-乙氧基-1-乙氧碳酰基-1,2-二氢喹啉、三乙氧硅基丙基马来酸加入到二甲亚砜中，在30℃，氧气阻聚作用下，搅拌反应8小时，后在水中沉出，并用乙醇洗涤产物3次，后旋蒸除去乙醇，得到中间产物；所述氨基封端超支化聚苯并咪唑、2-乙氧基-1-乙氧碳酰基-1,2-二氢喹啉、三乙氧硅基丙基马来酸、二甲亚砜的摩尔比为1:2:4:15；
步骤S2、将经过步骤S1制成的中间产物、氯丙二酸、四氯苯醌、氢化钠加入到N-甲基吡咯烷酮中，在100℃搅拌反应3小时，后在饱和碳酸钠溶液中沉出，再用乙醚洗涤3次，最后旋蒸除去乙醚，得到亲水基团改性氨基封端超支化聚苯并咪唑；所述中间产物、氯丙二酸、四氯苯醌、氢化钠、N-甲基吡咯烷酮的摩尔比为1:6:0.1:1:25。
所述聚乙二醇单烯丙基醚改性2,4,6-三(4-羧基苯基)-1,3,5-三嗪的制备方法，包括如下步骤：将聚乙二醇单烯丙基醚、2,4,6-三(4-羧基苯基)-1,3,5-三嗪、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、4-二甲氨基吡啶加入到四氢呋喃中，在30℃下搅拌反应8小时，后旋蒸除去副产物和四氢呋喃，得到聚乙二醇单烯丙基醚改性2,4,6-三(4-羧基苯基)-1,3,5-三嗪；所述聚乙二醇单烯丙基醚、2,4,6-三(4-羧基苯基)-1,3,5-三嗪、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、4-二甲氨基吡啶、四氢呋喃的摩尔比为3:1:0.3:0.2:13。
一种所述水性UV光固化涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：按重量份将各组分混合，在转速为800r/min下搅拌1h，然后在转速为1800r/min下继续搅拌2h，后加入氢氧化钠，调节PH至7，接着通过研磨机研磨至细度为10μm，后熟化1天，取样检验，合格后过筛包装，制得成品水性UV光固化涂料。
实施例2
一种水性UV光固化涂料，其特征在于，是由如下重量份的各组分组成：聚乙二醇单烯丙基醚改性2,4,6-三(4-羧基苯基)-1,3,5-三嗪22份、亲水基团改性氨基封端超支化聚苯并咪唑12份、IRGACURE 500UV光引发剂0.7份、水溶性氮化硼量子点0.7份、钛白粉16份、聚羧酸钠盐3.5份、消泡剂德谦3100 0.7份、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚1.5份、水17份。
所述亲水基团改性氨基封端超支化聚苯并咪唑的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1、将氨基封端超支化聚苯并咪唑、2-乙氧基-1-乙氧碳酰基-1,2-二氢喹啉、三乙氧硅基丙基马来酸加入到N,N-二甲基甲酰胺中，在35℃，氧气阻聚作用下，搅拌反应8.5小时，后在水中沉出，并用乙醇洗涤产物4次，后旋蒸除去乙醇，得到中间产物；所述氨基封端超支化聚苯并咪唑、2-乙氧基-1-乙氧碳酰基-1,2-二氢喹啉、三乙氧硅基丙基马来酸、N,N-二甲基甲酰胺的摩尔比为1:2.3:4:17；
步骤S2、将经过步骤S1制成的中间产物、氯丙二酸、1,4-萘醌、叔丁基醇钾加入到N-甲基吡咯烷酮中，在103℃搅拌反应3.5小时，后在饱和碳酸钠溶液中沉出，再用乙醚洗涤4次，最后旋蒸除去乙醚，得到亲水基团改性氨基封端超支化聚苯并咪唑；所述中间产物、氯丙二酸、1,4-萘醌、叔丁基醇钾、N-甲基吡咯烷酮的摩尔比为1:7:0.15:1.2:27；
所述聚乙二醇单烯丙基醚改性2,4,6-三(4-羧基苯基)-1,3,5-三嗪的制备方法，包括如下步骤：将聚乙二醇单烯丙基醚、2,4,6-三(4-羧基苯基)-1,3,5-三嗪、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、4-二甲氨基吡啶加入到四氢呋喃中，在35℃下搅拌反应8.5小时，后旋蒸除去副产物和四氢呋喃，得到聚乙二醇单烯丙基醚改性2,4,6-三(4-羧基苯基)-1,3,5-三嗪；所述聚乙二醇单烯丙基醚、2,4,6-三(4-羧基苯基)-1,3,5-三嗪、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、4-二甲氨基吡啶、四氢呋喃的摩尔比为3:1:0.35:0.2:14。
一种所述水性UV光固化涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：按重量份将各组分混合，在转速为900r/min下搅拌1.5h，然后在转速为1900r/min下继续搅拌2.3h，后加入氢氧化钠，调节PH至7，接着通过研磨机研磨至细度为15μm，后熟化1.2天，取样检验，合格后过筛包装，制得成品水性UV光固化涂料。
实施例3
一种水性UV光固化涂料，其特征在于，是由如下重量份的各组分组成：聚乙二醇单烯丙基醚改性2,4,6-三(4-羧基苯基)-1,3,5-三嗪25份、亲水基团改性氨基封端超支化聚苯并咪唑15份、光引发剂2959 1份、水溶性氮化硼量子点1.2份、滑石粉17份、六偏磷酸钠4份、消泡剂BYK088 1份、壬基酚聚氧乙烯醚2份、水20份。
优选的，所述亲水基团改性氨基封端超支化聚苯并咪唑的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1、将氨基封端超支化聚苯并咪唑、2-乙氧基-1-乙氧碳酰基-1,2-二氢喹啉、三乙氧硅基丙基马来酸加入到N,N-二甲基乙酰胺中，在40℃，氧气阻聚作用下，搅拌反应9小时，后在水中沉出，并用乙醇洗涤产物5次，后旋蒸除去乙醇，得到中间产物；所述氨基封端超支化聚苯并咪唑、2-乙氧基-1-乙氧碳酰基-1,2-二氢喹啉、三乙氧硅基丙基马来酸、N,N-二甲基乙酰胺的摩尔比为1:2.5:4:20；
步骤S2、将经过步骤S1制成的中间产物、氯丙二酸、四氯苯醌、甲醇钠加入到N-甲基吡咯烷酮中，在105℃搅拌反应4小时，后在饱和碳酸钠溶液中沉出，再用乙醚洗涤5次，最后旋蒸除去乙醚，得到亲水基团改性氨基封端超支化聚苯并咪唑；所述中间产物、氯丙二酸、四氯苯醌、甲醇钠、N-甲基吡咯烷酮的摩尔比为1:8:0.2:1.5:30。
所述聚乙二醇单烯丙基醚改性2,4,6-三(4-羧基苯基)-1,3,5-三嗪的制备方法，包括如下步骤：将聚乙二醇单烯丙基醚、2,4,6-三(4-羧基苯基)-1,3,5-三嗪、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、4-二甲氨基吡啶加入到四氢呋喃中，在40℃下搅拌反应9小时，后旋蒸除去副产物和四氢呋喃，得到聚乙二醇单烯丙基醚改性2,4,6-三(4-羧基苯基)-1,3,5-三嗪；所述聚乙二醇单烯丙基醚、2,4,6-三(4-羧基苯基)-1,3,5-三嗪、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、4-二甲氨基吡啶、四氢呋喃的摩尔比为3:1:0.4:0.2:14.5。
一种所述水性UV光固化涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：按重量份将各组分混合，在转速为1000r/min下搅拌2h，然后在转速为1950r/min下继续搅拌2.5h，后加入氢氧化钠，调节PH至7，接着通过研磨机研磨至细度为20μm，后熟化1.5天，取样检验，合格后过筛包装，制得成品水性UV光固化涂料。
实施例4
一种水性UV光固化涂料，其特征在于，是由如下重量份的各组分组成：聚乙二醇单烯丙基醚改性2,4,6-三(4-羧基苯基)-1,3,5-三嗪28份、亲水基团改性氨基封端超支化聚苯并咪唑19份、水性光引发剂1.4份、水溶性氮化硼量子点1.8份、填料19份、分散剂4.5份、消泡剂1.4份、乳化剂2.8份、水24份。
所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚、壬基酚聚氧乙烯醚按质量比1:3:4混合而成；所述消泡剂为磷酸三丁酯、消泡剂德谦3100、消泡剂BYK088按质量比1:1:3混合而成；所述分散剂为六偏磷酸钠、聚羧酸钠盐按质量比3:5混合而成；所述填料为堇青石粉、钛白粉、滑石粉、伊利石粉、海泡石粉按质量比1:2:2:1混合而成；所述水性光引发剂为MC-299水性UV光引发剂、IRGACURE 500UV光引发剂、光引发剂2959按质量比2:3:2混合而成。
所述亲水基团改性氨基封端超支化聚苯并咪唑的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1、将氨基封端超支化聚苯并咪唑、2-乙氧基-1-乙氧碳酰基-1,2-二氢喹啉、三乙氧硅基丙基马来酸加入到高沸点溶剂中，在48℃，氧气阻聚作用下，搅拌反应9.5小时，后在水中沉出，并用乙醇洗涤产物5次，后旋蒸除去乙醇，得到中间产物；所述氨基封端超支化聚苯并咪唑、2-乙氧基-1-乙氧碳酰基-1,2-二氢喹啉、三乙氧硅基丙基马来酸、高沸点溶剂的摩尔比为1:2.8:4:24；所述高沸点溶剂为二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮按质量比1:1:2:3混合而成；
步骤S2、将经过步骤S1制成的中间产物、氯丙二酸、阻聚剂、碱性催化剂加入到N-甲基吡咯烷酮中，在109℃搅拌反应4.5小时，后在饱和碳酸钠溶液中沉出，再用乙醚洗涤6次，最后旋蒸除去乙醚，得到亲水基团改性氨基封端超支化聚苯并咪唑；所述中间产物、氯丙二酸、阻聚剂、碱性催化剂、N-甲基吡咯烷酮的摩尔比为1:9:0.27:1.8:33；所述阻聚剂为四氯苯醌、1,4-萘醌按质量比3:4混合而成；所述碱性催化剂为氢化钠、叔丁基醇钾、甲醇钠按质量比1:2:1混合而成。
所述聚乙二醇单烯丙基醚改性2,4,6-三(4-羧基苯基)-1,3,5-三嗪的制备方法，包括如下步骤：将聚乙二醇单烯丙基醚、2,4,6-三(4-羧基苯基)-1,3,5-三嗪、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、4-二甲氨基吡啶加入到四氢呋喃中，在45℃下搅拌反应9.5小时，后旋蒸除去副产物和四氢呋喃，得到聚乙二醇单烯丙基醚改性2,4,6-三(4-羧基苯基)-1,3,5-三嗪；所述聚乙二醇单烯丙基醚、2,4,6-三(4-羧基苯基)-1,3,5-三嗪、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、4-二甲氨基吡啶、四氢呋喃的摩尔比为3:1:0.45:0.2:15.5。
一种所述水性UV光固化涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：按重量份将各组分混合，在转速为1100r/min下搅拌2.5h，然后在转速为2050r/min下继续搅拌2.8h，后加入氢氧化钠，调节PH至7，接着通过研磨机研磨至细度为28μm，后熟化1.9天，取样检验，合格后过筛包装，制得成品水性UV光固化涂料。
实施例5
一种水性UV光固化涂料，其特征在于，是由如下重量份的各组分组成：聚乙二醇单烯丙基醚改性2,4,6-三(4-羧基苯基)-1,3,5-三嗪30份、亲水基团改性氨基封端超支化聚苯并咪唑20份、光引发剂2959 1.5份、水溶性氮化硼量子点2份、伊利石粉20份、聚羧酸钠盐5份、消泡剂BYK088 1.5份、十二烷基苯磺酸钠3份、水25份。
所述亲水基团改性氨基封端超支化聚苯并咪唑的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1、将氨基封端超支化聚苯并咪唑、2-乙氧基-1-乙氧碳酰基-1,2-二氢喹啉、三乙氧硅基丙基马来酸加入到N-甲基吡咯烷酮中，在50℃，氧气阻聚作用下，搅拌反应10小时，后在水中沉出，并用乙醇洗涤产物6次，后旋蒸除去乙醇，得到中间产物；所述氨基封端超支化聚苯并咪唑、2-乙氧基-1-乙氧碳酰基-1,2-二氢喹啉、三乙氧硅基丙基马来酸、N-甲基吡咯烷酮的摩尔比为1:3:4:25；
步骤S2、将经过步骤S1制成的中间产物、氯丙二酸、1,4-萘醌、叔丁基醇钾加入到N-甲基吡咯烷酮中，在110℃搅拌反应5小时，后在饱和碳酸钠溶液中沉出，再用乙醚洗涤6次，最后旋蒸除去乙醚，得到亲水基团改性氨基封端超支化聚苯并咪唑；所述中间产物、氯丙二酸、1,4-萘醌、叔丁基醇钾、N-甲基吡咯烷酮的摩尔比为1:10:0.3:2:35。
所述聚乙二醇单烯丙基醚改性2,4,6-三(4-羧基苯基)-1,3,5-三嗪的制备方法，包括如下步骤：将聚乙二醇单烯丙基醚、2,4,6-三(4-羧基苯基)-1,3,5-三嗪、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、4-二甲氨基吡啶加入到四氢呋喃中，在50℃下搅拌反应10小时，后旋蒸除去副产物和四氢呋喃，得到聚乙二醇单烯丙基醚改性2,4,6-三(4-羧基苯基)-1,3,5-三嗪；所述聚乙二醇单烯丙基醚、2,4,6-三(4-羧基苯基)-1,3,5-三嗪、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、4-二甲氨基吡啶、四氢呋喃的摩尔比为3:1:0.5:0.2:16。
一种所述水性UV光固化涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：按重量份将各组分混合，在转速为1200r/min下搅拌3h，然后在转速为2100r/min下继续搅拌3h，后加入氢氧化钠，调节PH至7，接着通过研磨机研磨至细度为30μm，后熟化2天，取样检验，合格后过筛包装，制得成品水性UV光固化涂料。
对比例1
一种水性UV光固化涂料，其配方和制备方法与实施例1基本相同，不同的仅有：没有添加亲水基团改性氨基封端超支化聚苯并咪唑。
对比例2
一种水性UV光固化涂料，其配方和制备方法与实施例1基本相同，不同的仅有：没有添加水溶性氮化硼量子点。
对比例3
一种水性UV光固化涂料，其配方和制备方法与实施例1基本相同，不同的仅有：用聚乙二醇代替聚乙二醇单烯丙基醚改性2,4,6-三(4-羧基苯基)-1,3,5-三嗪。
对比例4
本例提供一种水性UV光固化涂料，其配方和制备方法与申请号为201610732821.3的中国发明专利实施例1相同。
为了进一步说明本发明实施例的有益技术效果，分别就本发明实施例1-5及对比例1-4的各水性UV光固化涂料进行性能测试，测试方法和测试结果见表1；其中使用时的固化光源为压汞灯(340nm，85W/cm)。
从表1可以看出，本发明实施例公开的水性UV光固化涂料具有更加优异的耐水性、耐磨性，且附着力和硬度更高，这是各组分协同作用的结果。
表1
Figure BDA0002389916400000081
Figure BDA0002389916400000091
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (9)

1.一种水性UV光固化涂料，其特征在于，是由如下重量份的各组分组成：聚乙二醇单烯丙基醚改性2,4,6-三(4-羧基苯基)-1,3,5-三嗪20-30份、亲水基团改性氨基封端超支化聚苯并咪唑10-20份、水性光引发剂0.5-1.5份、水溶性氮化硼量子点0.5-2份、填料15-20份、分散剂3-5份、消泡剂0.5-1.5份、乳化剂1-3份、水15-25份。
2.根据权利要求1所述的一种水性UV光固化涂料，其特征在于，所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚、壬基酚聚氧乙烯醚中的至少一种；所述消泡剂为磷酸三丁酯、消泡剂德谦3100、消泡剂BYK088中的至少一种；所述分散剂为六偏磷酸钠、聚羧酸钠盐中的至少一种；所述填料为堇青石粉、钛白粉、滑石粉、伊利石粉、海泡石粉中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种水性UV光固化涂料，其特征在于，所述水性光引发剂为MC-299水性UV光引发剂、IRGACURE 500UV光引发剂、光引发剂2959中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种水性UV光固化涂料，其特征在于，所述亲水基团改性氨基封端超支化聚苯并咪唑的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1、将氨基封端超支化聚苯并咪唑、2-乙氧基-1-乙氧碳酰基-1,2-二氢喹啉、三乙氧硅基丙基马来酸加入到高沸点溶剂中，在30-50℃，氧气阻聚作用下，搅拌反应8-10小时，后在水中沉出，并用乙醇洗涤产物3-6次，后旋蒸除去乙醇，得到中间产物；
步骤S2、将经过步骤S1制成的中间产物、氯丙二酸、阻聚剂、碱性催化剂加入到N-甲基吡咯烷酮中，在100-110℃搅拌反应3-5小时，后在饱和碳酸钠溶液中沉出，再用乙醚洗涤3-6次，最后旋蒸除去乙醚，得到亲水基团改性氨基封端超支化聚苯并咪唑。
5.根据权利要求4所述的一种水性UV光固化涂料，其特征在于，步骤S1中所述氨基封端超支化聚苯并咪唑、2-乙氧基-1-乙氧碳酰基-1,2-二氢喹啉、三乙氧硅基丙基马来酸、高沸点溶剂的摩尔比为1:(2-3):4:(15-25)；所述高沸点溶剂为二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。
6.根据权利要求4所述的一种水性UV光固化涂料，其特征在于，步骤S2中所述中间产物、氯丙二酸、阻聚剂、碱性催化剂、N-甲基吡咯烷酮的摩尔比为1:(6-10):(0.1-0.3):(1-2):(25-35)；所述阻聚剂为四氯苯醌、1,4-萘醌中的至少一种；所述碱性催化剂为氢化钠、叔丁基醇钾、甲醇钠中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种水性UV光固化涂料，其特征在于，所述聚乙二醇单烯丙基醚改性2,4,6-三(4-羧基苯基)-1,3,5-三嗪的制备方法，包括如下步骤：将聚乙二醇单烯丙基醚、2,4,6-三(4-羧基苯基)-1,3,5-三嗪、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、4-二甲氨基吡啶加入到四氢呋喃中，在30-50℃下搅拌反应8-10小时，后旋蒸除去副产物和四氢呋喃，得到聚乙二醇单烯丙基醚改性2,4,6-三(4-羧基苯基)-1,3,5-三嗪。
8.根据权利要求7所述的一种水性UV光固化涂料，其特征在于，所述聚乙二醇单烯丙基醚、2,4,6-三(4-羧基苯基)-1,3,5-三嗪、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、4-二甲氨基吡啶、四氢呋喃的摩尔比为3:1:(0.3-0.5):0.2:(13-16)。
9.根据权利要求1-8任一项所述的一种水性UV光固化涂料，其特征在于，所述水性UV光固化涂料的制备方法，包括如下步骤：按重量份将各组分混合，在转速为800-1200r/min下搅拌1-3h，然后在转速为1800-2100r/min下继续搅拌2-3h，后加入氢氧化钠，调节PH至7，接着通过研磨机研磨至细度为10-30μm，后熟化1-2天，取样检验，合格后过筛包装，制得成品水性UV光固化涂料。
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