CN111826063A - 一种基于多官能度环氧丙烯酸酯树脂的高硬度耐磨光固化涂层组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于高性能涂料技术应用领域，具体涉及一种基于多官能度环氧丙烯酸酯树脂的高硬度耐磨光固化涂层组合物及其制备方法；所述组合物由以下质量百分数的组分组成：多官能度环氧丙烯酸酯树脂30％‑50％，双官能度聚氨酯丙烯酸酯树脂10％‑25％，多官能度丙烯酸酯单体5％‑10％，双官能度丙烯酸酯单体20％‑30％，单官能度丙烯酸酯单体10％‑15％，光引发剂1％‑3％；本发明采用含有丙烯酸酯双键侧链的环氧丙烯酸酯树脂为基础树脂，加入增韧的聚氨酯丙烯酸酯树脂，制备的光固化涂层组合物具备良好的附着力和耐磨性，且工艺简单可控、价格低廉；解决了一般光固化涂层硬度低，耐磨性差的问题。
Description
技术领域
本发明属于高性能涂料技术应用领域，具体涉及一种基于多官能度环氧丙烯酸酯树脂的高硬度耐磨光固化涂层组合物及其制备方法。
背景技术
光固化涂料是利用紫外光使光引发剂分解产生活性种，利用活性种引发聚合反应，而使涂料固化交联的一种涂料。环氧丙烯酸酯树脂是光固化涂料中常用的成膜树脂之一，其具有固化速率快，固化膜硬度高，对多数基材附着力优良等特点。
随着光固化涂料的应用领域的逐步扩张，对光固化涂层的性能要求日益提高。例如，应用于手机或大屏显示器上的仿玻璃塑胶基材，其需要具有高硬度的表面涂层。此外，如手机壳涂层、高档化妆品包装涂层等光固化涂料应用广泛的领域，其表面涂层通常需要较高的硬度和耐磨性。目前，对于高硬度耐磨光固化涂层的开发已有大量产品，并申请了相关专利。如专利CN 103571314 A提供了一种PET基材上的高硬度耐刮伤光固化涂层，其通过加入含氟化合物提高涂层的耐指纹性能，通过高官能度的单体和树脂获得较高的硬度。又如专利CN109536001A提供了高硬高耐磨抗指纹涂料，同样采用含氟化合物提高涂层的抗指纹性能，但是，均通过添加纳米粒子改性杂化的树脂配合高官能度单体获得了高硬度涂层，方法复杂且成本较高。
发明内容
针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于克服现有技术中存在的技术缺陷，提供一种基于多官能度环氧丙烯酸酯树脂的高硬度耐磨光固化涂层组合物及其制备方法，通过采用侧链接枝环氧丙烯酸酯树脂低聚物为主体成膜树脂，调配制成具有高硬度的光固化涂层。工艺简单，且所涉及原料在市面上易于获得，成本合理，适合大规模量产。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
本发明首先提供一种基于多官能度环氧丙烯酸酯树脂的高硬度耐磨光固化涂层组合物，按质量百分数计，由以下组分组成：
其中，所述的多官能度环氧丙烯酸酯树脂为在主链的环氧树脂结构上通过马来酸酐含羟基的位点接入环氧丙烯酸酯侧链结构的树脂；所述的多官能度环氧丙烯酸酯树脂的主链结构为环氧树脂E20丙烯酸酯或E30丙烯酸酯，侧链接枝结构为环氧树脂E51丙烯酸酯，接枝率为20-50％。
进一步的，所述的多官能度环氧丙烯酸酯树脂具有以下化学结构通式：
R为
中的任意一种；
其中，x∶(x+y)＝(0.2-0.5)∶1。
R具体根据加入酸酐的种类选择其所对应的基团。
进一步的，所述的双官能度聚氨酯丙烯酸酯树脂为双官能度聚醚型聚氨酯丙烯酸酯树脂，分子量为2000-5000。
进一步的，所述的多官能度丙烯酸酯单体为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯或/和双季戊四醇六丙烯酸酯。
进一步的，所述的双官能度丙烯酸酯单体为一缩二乙二醇二丙烯酸酯或/和1，6-己二醇二丙烯酸酯。
进一步的，所述的单官能度丙烯酸酯单体为丙烯酸丁酯、四氢呋喃丙烯酸酯、丙烯酸羟乙酯，或异冰片烯丙烯酸酯的一种或多种。
进一步的，所述的光引发剂为1-羟基环己基苯基甲酮(184)、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(1173)或2，4，6-三甲基苯甲酰基二苯甲氧化膦(TPO)的一种或多种。
本发明还提供一种基于多官能度环氧丙烯酸酯树脂的高硬度耐磨光固化涂层组合物的制备方法，具体步骤如下：
首先将多官能度环氧丙烯酸酯树脂与单官能度丙烯酸酯单体混合，在一定温度条件下的水浴下加热，搅拌至完全溶解后，依次按配方加入双官能度聚氨酯丙烯酸酯树脂，搅拌溶解后，加入光引发剂、双官能度烯酸酯单体以及多官能度烯酸酯单体，搅拌均匀后，采用滤网过滤，过滤后即得高硬度耐磨光固化涂层组合物。
进一步的，所述一定温度条件下水浴下加热的温度为不超过50℃；所述滤网过滤时滤网的目数为200目。
本发明的优点和技术效果是：
(1)本发明通过采用设计合层的支化的多官能度环氧丙烯酸酯树脂获得了高硬度涂层；涉及的工艺简单可控，且涉及的原料来源广泛、价格低廉。
(2)本发明制备的高硬度耐磨光固化涂层组合物硬度高，可达到5H，且对塑胶基材和玻璃基材具有良好的附着力；同时还具备优异的耐刮伤性能，0000#钢丝绒，1kg负载，刮擦1000次无伤痕，耐磨性好。
具体实施方式
下面结合具体实施实例对本发明做进一步说明。
实施例1:
按表1的配方表，称取多官能度环氧丙烯酸酯树脂，加入单官能度丙烯酸酯单体，在不超过50℃的水浴下加热搅拌溶解，配制得到环氧树脂溶液A；按配方表称取光引发剂并溶解于双官能度丙烯酸酯单体中，得到光引发剂溶液B；再按配方表称取双官能度聚氨酯丙烯酸酯树脂、多官能度丙烯酸酯单体与环氧树脂溶液A和光引发剂溶液B混合，搅拌均匀，用200目滤网过滤，过滤后即得高硬度耐磨光固化涂层组合物。
其中，所使用的多官能度环氧丙烯酸酯树脂，其主链结构为环氧树脂E20丙烯酸酯，侧链结构为环氧树脂E51丙烯酸酯树脂，接枝率为0.5；采用的双官能度丙烯酸酯单体为一缩二乙二醇二丙烯酸酯，双官能度聚氨酯丙烯酸酯树脂为SM6201，多官能度丙烯酸酯单体为双季戊四醇六丙烯酸酯，单官能度丙烯酸酯单体为四氢呋喃丙烯酸酯，光引发剂为1-羟基环己基苯基甲酮(184)。
实施例2：
实施例2的实施方式与实施例1相同，差异在于所使用的多官能度环氧丙烯酸酯树脂，其主链结构为环氧树脂E30丙烯酸酯，侧链结构为环氧树脂E51丙烯酸酯，接枝率为0.3。其它树脂单体及引发剂与实施例1相同，各组分质量百分数，如配方表1所示。
实施例3：
实施例3的实施方式与实施例1相同，差异在于所使用的多官能度环氧丙烯酸酯树脂，其主链结构为环氧树脂E30丙烯酸酯，侧链结构为环氧树脂E51丙烯酸酯，接枝率为0.4。其它树脂单体及引发剂与实施例1相同，各组分质量百分数，如配方表1所示。
实施例4：
实施例4的实施方式与实施例1相同，差异在于所使用的多官能度丙烯酸酯单体为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和双季戊四醇六丙烯酸酯两种混合，其质量比为2:1。其它树脂、单体及光引发剂与实施例1相同。各组分质量百分数如配方表1所示。
实施例5：
实施例5的实施方式与实施例1相同，差异在于所使用的多官能度丙烯酸酯单体为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和双季戊四醇六丙烯酸酯两种混合，其质量比为1:1。其它树脂、单体及光引发剂与实施例1相同。各组分质量百分数如配方表1所示。
实施例6：
实施例6的实施方式与实施例1相同，差异在于所使用的多官能度丙烯酸酯单体为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和双季戊四醇六丙烯酸酯两种混合，其质量比为1:2。其它树脂、单体及光引发剂与实施例1相同。各组分质量百分数如配方表1所示。
实施例7：
实施例7的实施方式与实施例1相同，差异在于所使用的单官能度丙烯酸酯单体为丙烯酸丁酯和四氢呋喃丙烯酸酯混合物，质量比为1:2。所使用的光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(1173)。其它树脂、单体与实施例1相同。各组分质量百分数如配方表1所示。
表1实施例1-7中各组分原料组成及其质量百分数
分别对实施例1-7所制备的光固化涂层组合物进行了附着力、铅笔硬度、耐刮擦性能测试。测试条件如下：
附着力：百格法，2mm间距，3M 600#胶带粘剥；
铅笔硬度：负载1000g，45°角，三菱铅笔；
耐刮伤：0000#号钢丝绒，1000g负载，40次/min循环擦拭1000次。
测试结果如表2所示：
表2各实施例涂层性能测试结果
从表2可以看出，实施例1-7所制备的高硬度耐磨光固化涂层组合物硬度高，可达到5H，且对塑胶基材和玻璃基材具有良好的附着力；同时具备优异的耐刮伤性能，0000#钢丝绒，1kg负载，刮擦1000次无伤痕。
说明：以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围内。
Claims (8)
1.一种基于多官能度环氧丙烯酸酯树脂的高硬度耐磨光固化涂层组合物，其特征在于，由以下质量百分数的组分组成：
所述的多官能度环氧丙烯酸酯树脂的主链结构为环氧树脂E20丙烯酸酯或E30丙烯酸酯，侧链接枝结构为环氧树脂E51丙烯酸酯，接枝率为20-50％；所述多官能度环氧丙烯酸酯树脂的化学结构通式如下：
R为
中的住意一种；
其中，x∶(x+y)＝(0.2-0.5)∶1。
2.根据权利要求1所述的一种基于多官能度环氧丙烯酸酯树脂的高硬度耐磨光固化涂层组合物，其特征在于，所述的双官能度聚氨酯丙烯酸酯树脂为双官能度聚醚型聚氨酯丙烯酸酯树脂，分子量为2000-5000。
3.根据权利要求1所述的一种基于多官能度环氧丙烯酸酯树脂的高硬度耐磨光固化涂层组合物，其特征在于，所述的多官能度丙烯酸酯单体为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯或/和双季戊四醇六丙烯酸酯。
4.根据权利要求1所述的一种基于多官能度环氧丙烯酸酯树脂的高硬度耐磨光固化涂层组合物，其特征在于，所述的双官能度丙烯酸酯单体为一缩二乙二醇二丙烯酸酯或/和1，6-己二醇二丙烯酸酯。
5.根据权利要求1所述的一种基于多官能度环氧丙烯酸酯树脂的高硬度耐磨光固化涂层组合物，其特征在于，所述的单官能度丙烯酸酯单体为丙烯酸丁酯、四氢呋喃丙烯酸酯、丙烯酸羟乙酯或异冰片烯丙烯酸酯的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种基于多官能度环氧丙烯酸酯树脂的高硬度耐磨光固化涂层组合物，其特征在于，所述的光引发剂为1-羟基环己基苯基甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2，4，6-三甲基苯甲酰基二苯甲氧化膦中的一种或多种。
7.根据权利要求1～6任意一项所述的基于多官能度环氧丙烯酸酯树脂的高硬度耐磨光固化涂层组合物的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
首先将多官能度环氧丙烯酸酯树脂与单官能度丙烯酸酯单体混合，在一定温度条件下的水浴下加热，搅拌至完全溶解后，依次按配方加入双官能度聚氨酯丙烯酸酯树脂，搅拌溶解后，加入光引发剂、双官能度烯酸酯单体以及多官能度烯酸酯单体，搅拌均匀后，采用滤网过滤，过滤后即得高硬度耐磨光固化涂层组合物。
8.根据权利要求7所述的基于多官能度环氧丙烯酸酯树脂的高硬度耐磨光固化涂层组合物的制备方法，其特征在于，所述一定温度条件下水浴下加热的温度为不超过50℃；所述滤网过滤时滤网的目数为200目。
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2020
- 2020-08-18 CN CN202010831235.0A patent/CN111826063B/zh active Active
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