CN112126262A - 一种uv-led固化涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种UV‑LED固化涂料及其制备方法，括如下重量份的原料：丙烯酸预聚体40‑50份、结构改性炭黑20‑30份、活性单体10‑20份、光引发剂1‑4份、流平剂1‑3份和水20‑30份。本发明对纳米炭黑进行结构改性以期提高其在连续相中的分散性和贮存稳定性，从而提高涂料的各项性能，如硬度、附着性、柔韧性、抗冲击性、色彩性和光泽度等，可在395nm的LED光源下完成固化，具有广泛的应用前景。

Description

一种UV-LED固化涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种UV-LED固化涂料及其制备方法。
背景技术
水性紫外光固化涂料是一项将传统水性涂料和UV光固化技术二者相结合的新技术，它具有经济、效率、生态、节能、多能的优点。20世纪60年代中期，德国拜耳公司开发了第一代UV光固化涂料，在木漆工业上得到初步的应用，主要限于多孔基材和刨花板的滚涂填料，而且固化效率较为缓慢。第二代光固化涂料主要以丙烯酸酯为主要树脂，光固化效率相对上一代有很大的提升，固化后的材料性能也得以提升。近年来，随着环保呼声越来越高，环境问题越来越引起人们的关注，特别进入21世纪，人们已经意识到保护环境的重要性，紫外光固化水性涂料也应需而生。紫外光固化水性涂料以水作为溶剂，继承和发展了传统UV技术和水性涂料的很多优点。
但是，传统UV技术一般采用汞灯作为光源，存在灯存在寿命短(通常只有1000～2000小时)，耗电量高，在辐射光照过程中会产生臭氧。LED-UV光源是一种低能量固化光源，其发射单波长紫外光线365nm、375nm、385nm、395nm、405nm，固化过程无有害气体产生，而且无须预热，有效节省能耗。根据联合国指定的公约，2020年后将禁止或逐步减少汞灯在工业生产上的应用，因此UV-LED的发展空间会越来越大，是热门的研究趋势。
此外，为了赋予涂料色彩以及提高涂料的硬度，往往会在涂料中加入相应的无机填料进行增强，但是直接加入无机填料会引发如下问题：填充量过大，无机填料易于沉降集聚，不利于涂布和贮存；填充量过小，色彩光泽不明显，并且由于无机填料与有机体系的不相容性，漆膜的性能也难以保证，往往出现柔韧性不足或附着力不足等问题。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种UV-LED固化涂料及其制备方法，具有高光黑亮的特点，并且涂层具有良好的综合性能，可在395nm的LED光源下完成固化。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种UV-LED固化涂料，包括如下重量份的原料：
丙烯酸预聚体 40-50份
结构改性炭黑 20-30份
活性单体 10-20份
光引发剂 1-4份
流平剂 1-3份
水 20-30份；
其中，所述结构改性炭黑通过如下方法制得：
（1）将纳米炭黑、偶联剂kh550和乙醇水溶液按70-75:1-3:100的重量比例进行混合，搅拌反应后，进行过滤干燥，得到改性纳米炭黑；
（2）将改性纳米炭黑、二苯基甲烷二异氰酸酯和二甲苯按3-4:5-7:10的比例进行搅拌混合，升温至65-75℃并反应3-4h，得到改性混合液；
（3）将蓖麻油、甘油和三乙醇胺按10-15:2-4:0.1-0.2的重量比进行混合，升温至210-220℃，保温反应1-3h，加入二甲苯共沸脱水，得到醇解蓖麻油；
（4）往改性混合液中加入醇解蓖麻油、羟基丙烯酸单体、催化剂和阻聚剂，升温至50-60℃反应2-3h后，进行喷雾干燥，即得到所述结构改性炭黑，其中所述醇解蓖麻油、羟基丙烯酸单体和二苯基甲烷二异氰酸酯的质量比为20-25:10-15:80-90，所述催化剂的加入量为改性混合液的0.2-0.4wt%，所述阻聚剂的加入量为改性混合液的0.1-0.3wt%。
本发明对纳米炭黑进行结构改性以期提高其在连续相中的分散性和贮存稳定性，从而提高涂料的各项性能。首先，通过硅烷偶联剂kh550对纳米炭黑进行改性，活化纳米炭黑的表面羟基，使其易于与二苯基甲烷二异氰酸酯进行接枝，之后加入少量含有羟基的醇解蓖麻油和羟基丙烯酸单体进一步进行接枝聚合，形成交联结构，从而在纳米炭黑表面形成-NCO封端的丙烯酸聚氨酯包覆层，蓖麻油和羟基丙烯酸单体均含有碳碳双键，可以与丙烯酸体系进一步引发聚合，从而与聚合体系紧密联系，使纳米炭黑可以加入交联结构中，极大地改善了分散性，此外纳米炭黑可以通过刚性体机理进行增韧，丙烯酸聚氨酯可以通过弹性体机理进行增韧，二者形成的核壳结构更有利于韧性的提升，纳米炭黑吸能之后在丙烯酸聚氨酯界面形成银纹等缺陷，而丙烯酸聚氨酯高弹性的特点更容易保持完整连续的结构，因此在韧性和抗冲击性的表现上均有明显的提升。其次，本发明选用的蓖麻油自身含有3个碳碳双键，因此自身的支链容易引发聚合形成闭环链结构，既可以与丙烯酸体系形成互穿网络结构，也可以与丙烯酸体系连接起来形成连续的网络结构，相对与直接完全采用羟基丙烯酸树脂形成连续交联结构，可以降低漆膜的收缩程度，但更有效地提高漆膜的硬度、韧性和附着力等性能。
其中，所述纳米炭黑的粒径D50为20-30nm。该粒径范围的纳米炭黑在漆膜中具有较好的光泽度表现，且易于接枝分散，提高漆膜力学性能。
其中，所述羟基丙烯酸单体为甲基丙烯酸羟乙酯和/或甲基丙烯酸羟丙酯。本发明选用了单羟基的丙烯酸单体，与过量的二苯基甲烷二异氰酸酯形成长链结构，更利于与丙烯酸体系发生交联，形成连续的交联结构，并且长支链结构也可以提高结构改性炭黑的悬浮稳定性，从而提高涂料的贮存稳定性。
其中，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡，所述阻聚剂为苯甲酰氯。
其中，所述丙烯酸预聚体通过如下方法制得：在100重量份的水中加入2-4重量份改性纳米炭黑、10-20重量份的甲基丙烯酸甲酯、10-20重量份的丙烯酸丁酯、5-9重量份的乙烯基三乙氧基硅烷、0.1-0.3重量份的引发剂BPO和2-4重量份的乳化剂搅拌混合，升温至60-70℃并反应2-3h，然后加入10-20重量份的甲基丙烯酸甲酯、6-8重量份的丙烯酸丁酯、4-6重量份的甲基丙烯酸羟乙酯和0.1-0.3重量份的引发剂BPO，保温继续反应2-4h，即得到所述丙烯酸预聚体。
本发明的改性纳米炭黑可以在制作结构改性炭黑的过程中过量制造，用于丙烯酸预聚体的制作中，对纳米炭黑分散于不同体系中，从而提高纳米炭黑的分散性和用量，提高漆膜的黑度，也避免了纳米炭黑在某一体系用量过高而导致体系不稳定发生沉降。本发明的丙烯酸预聚物中首先采用甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯作为主体进行聚合，在纳米炭黑表面形成聚合物层，并加入乙烯基三乙氧基硅烷可以促进丙烯酸与纳米炭黑的接枝，而后在聚合物层后进行成分的改进，加入了甲基丙烯酸羟乙酯，可以提高丙烯酸预聚物的亲水性，从而提高水性涂料的稳定性，并且可以与结构改性炭黑尚未反应的-NCO进行反应，从而提高二者的交联速度以及降低收缩率，在短期贮存中，例如3个月的贮存时间，可以采用单组份的形式，但若要提高贮存时间，可以采用双组份的形式进行贮存， 即结构改性炭黑进行单独贮存，避免二者反应之后胶粒变大而发生沉降。
其中，所述乳化剂由十二烷基硫酸钠和OP-10复配而成。优选地，所述乳化剂由十二烷基硫酸钠和OP-10按重量比1:1进行复配，具有较好的乳化稳定性。
其中，所述活性单体为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯和1,6-己二醇二丙烯酸酯中的至少一种。本发明选用的活性单体对丙烯酸预聚体具有较好的稀释性，同时多官能团的性质可以加快漆膜的光固化速度，进一步优选地，所述活性单体由三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯和1,6-己二醇二丙烯酸酯按重量比1:1:2的比例组成，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯可以更显著地提升漆膜的交联程度，从而提高漆膜的硬度，二缩三丙二醇二丙烯酸酯和1,6-己二醇二丙烯酸酯作为二官能单体可以较好地提升漆膜的柔韧性，三者调节用量比例可以更好地提升漆膜的综合性能。
其中，所述光引发剂由光引发剂TPO与光引发剂HABI复配而成。光引发剂TPO的热稳定性优良，引发效率高，最长吸收波长可达430nm，HABI是咪唑基光引发剂，在395nm下具有较好的引发效率，二者与UV-LED光源的适配性较佳，通过二者的复配可以实现在395nm的UV-LED光源下的快速固化。
其中，所述流平剂为丙烯酸酯型流平剂。
如上所述的一种UV-LED固化涂料的制备方法：将丙烯酸预聚体、结构改性炭黑、活性单体和水，以1000-1200rpm的转速搅拌10-12min后，加入流平剂和光引发剂，以300-500rpm搅拌4-6min，即得到所述UV-LED固化涂料。
本发明的有益效果在于：本发明对纳米炭黑进行结构改性以期提高其在连续相中的分散性和贮存稳定性，从而提高涂料的各项性能。首先，通过硅烷偶联剂kh550对纳米炭黑进行改性，活化纳米炭黑的表面羟基，使其易于与二苯基甲烷二异氰酸酯进行接枝，之后加入少量含有羟基的醇解蓖麻油和羟基丙烯酸单体进一步进行接枝聚合，形成交联结构，从而在纳米炭黑表面形成-NCO封端的丙烯酸聚氨酯包覆层，蓖麻油和羟基丙烯酸单体均含有碳碳双键，可以与丙烯酸体系进一步引发聚合，从而与聚合体系紧密联系，使纳米炭黑可以加入交联结构中，极大地改善了分散性，此外纳米炭黑可以通过刚性体机理进行增韧，丙烯酸聚氨酯可以通过弹性体机理进行增韧，二者形成的核壳结构更有利于韧性的提升，纳米炭黑吸能之后在丙烯酸聚氨酯界面形成银纹等缺陷，而丙烯酸聚氨酯高弹性的特点更容易保持完整连续的结构，因此在韧性和抗冲击性的表现上均有明显的提升。其次，本发明选用的蓖麻油自身含有3个碳碳双键，因此自身的支链容易引发聚合形成闭环链结构，既可以与丙烯酸体系形成互穿网络结构，也可以与丙烯酸体系连接起来形成连续的网络结构，相对与直接完全采用羟基丙烯酸树脂形成连续交联结构，可以降低漆膜的收缩程度，但更有效地提高漆膜的硬度、韧性和附着力等性能。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
实施例1
一种UV-LED固化涂料，包括如下重量份的原料：
丙烯酸预聚体 40份
结构改性炭黑 20份
活性单体 10份
光引发剂 1份
流平剂 1份
水 20份；
其中，所述结构改性炭黑通过如下方法制得：
（1）将纳米炭黑、偶联剂kh550和乙醇水溶液按70:1:100的重量比例进行混合，搅拌反应后，进行过滤干燥，得到改性纳米炭黑；
（2）将改性纳米炭黑、二苯基甲烷二异氰酸酯和二甲苯按3:5:10的比例进行搅拌混合，升温至65℃并反应3h，得到改性混合液；
（3）将蓖麻油、甘油和三乙醇胺按10:2:0.1-的重量比进行混合，升温至210℃，保温反应1h，加入二甲苯共沸脱水，得到醇解蓖麻油；
（4）往改性混合液中加入醇解蓖麻油、羟基丙烯酸单体、催化剂和阻聚剂，升温至50℃反应2h后，进行喷雾干燥，即得到所述结构改性炭黑，其中所述醇解蓖麻油、羟基丙烯酸单体和二苯基甲烷二异氰酸酯的质量比为20:10:80，所述催化剂的加入量为改性混合液的0.2wt%，所述阻聚剂的加入量为改性混合液的0.1wt%。
其中，所述纳米炭黑的粒径D50为20nm。
其中，所述羟基丙烯酸单体为甲基丙烯酸羟乙酯。
其中，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡，所述阻聚剂为苯甲酰氯。
其中，所述丙烯酸预聚体通过如下方法制得：在100重量份的水中加入2重量份改性纳米炭黑、10重量份的甲基丙烯酸甲酯、10重量份的丙烯酸丁酯、5重量份的乙烯基三乙氧基硅烷、0.1重量份的引发剂BPO和2重量份的乳化剂搅拌混合，升温至60℃并反应2h，然后加入10重量份的甲基丙烯酸甲酯、6重量份的丙烯酸丁酯、4重量份的甲基丙烯酸羟乙酯和0.1重量份的引发剂BPO，保温继续反应2h，即得到所述丙烯酸预聚体。
其中，所述乳化剂由十二烷基硫酸钠和OP-10按重量比1:1进行复配。
其中，所述活性单体为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。
其中，所述光引发剂由光引发剂TPO与光引发剂HABI按重量比2:1复配而成。
其中，所述流平剂为丙烯酸酯型流平剂。
如上所述的一种UV-LED固化涂料的制备方法：将丙烯酸预聚体、结构改性炭黑、活性单体和水，以1000rpm的转速搅拌10min后，加入流平剂和光引发剂，以300rpm搅拌4min，即得到所述UV-LED固化涂料。
实施例2
一种UV-LED固化涂料，包括如下重量份的原料：
丙烯酸预聚体 50份
结构改性炭黑 30份
活性单体 20份
光引发剂 4份
流平剂 3份
水 30份；
其中，所述结构改性炭黑通过如下方法制得：
（1）将纳米炭黑、偶联剂kh550和乙醇水溶液按75:3:100的重量比例进行混合，搅拌反应后，进行过滤干燥，得到改性纳米炭黑；
（2）将改性纳米炭黑、二苯基甲烷二异氰酸酯和二甲苯按4:7:10的比例进行搅拌混合，升温至75℃并反应4h，得到改性混合液；
（3）将蓖麻油、甘油和三乙醇胺按15:4: 0.2的重量比进行混合，升温至210-220℃，保温反应1-3h，加入二甲苯共沸脱水，得到醇解蓖麻油；
（4）往改性混合液中加入醇解蓖麻油、羟基丙烯酸单体、催化剂和阻聚剂，升温至60℃反应3h后，进行喷雾干燥，即得到所述结构改性炭黑，其中所述醇解蓖麻油、羟基丙烯酸单体和二苯基甲烷二异氰酸酯的质量比为25: 15: 90，所述催化剂的加入量为改性混合液的0.4wt%，所述阻聚剂的加入量为改性混合液的0.3wt%。
其中，所述纳米炭黑的粒径D50为30nm。
其中，所述羟基丙烯酸单体为甲基丙烯酸羟丙酯。
其中，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡，所述阻聚剂为苯甲酰氯。
其中，所述丙烯酸预聚体通过如下方法制得：在100重量份的水中加入4重量份改性纳米炭黑、20重量份的甲基丙烯酸甲酯、20重量份的丙烯酸丁酯、9重量份的乙烯基三乙氧基硅烷、0.3重量份的引发剂BPO和4重量份的乳化剂搅拌混合，升温至70℃并反应3h，然后加入20重量份的甲基丙烯酸甲酯、8重量份的丙烯酸丁酯、6重量份的甲基丙烯酸羟乙酯和0.3重量份的引发剂BPO，保温继续反应4h，即得到所述丙烯酸预聚体。
其中，所述乳化剂由十二烷基硫酸钠和OP-10按重量比1:2进行复配。
其中，所述活性单体由二缩三丙二醇二丙烯酸酯和1,6-己二醇二丙烯酸酯按重量比1:1组成。
其中，所述光引发剂由光引发剂TPO与光引发剂HABI按重量比1:2复配而成。
其中，所述流平剂为丙烯酸酯型流平剂。
如上所述的一种UV-LED固化涂料的制备方法：将丙烯酸预聚体、结构改性炭黑、活性单体和水，以1200rpm的转速搅拌12min后，加入流平剂和光引发剂，以500rpm搅拌6min，即得到所述UV-LED固化涂料。
实施例3
一种UV-LED固化涂料，包括如下重量份的原料：
丙烯酸预聚体 45份
结构改性炭黑 25份
活性单体 15份
光引发剂 2.5份
流平剂 2份
水 25份；
其中，所述结构改性炭黑通过如下方法制得：
（1）将纳米炭黑、偶联剂kh550和乙醇水溶液按73:2:100的重量比例进行混合，搅拌反应后，进行过滤干燥，得到改性纳米炭黑；
（2）将改性纳米炭黑、二苯基甲烷二异氰酸酯和二甲苯按3.5:6:10的比例进行搅拌混合，升温至70℃并反应3.5h，得到改性混合液；
（3）将蓖麻油、甘油和三乙醇胺按12.5:3:0.15的重量比进行混合，升温至215℃，保温反应2h，加入二甲苯共沸脱水，得到醇解蓖麻油；
（4）往改性混合液中加入醇解蓖麻油、羟基丙烯酸单体、催化剂和阻聚剂，升温至55℃反应2.5h后，进行喷雾干燥，即得到所述结构改性炭黑，其中所述醇解蓖麻油、羟基丙烯酸单体和二苯基甲烷二异氰酸酯的质量比为22.5:12.5:85，所述催化剂的加入量为改性混合液的0.3wt%，所述阻聚剂的加入量为改性混合液的0.2wt%。
其中，所述纳米炭黑的粒径D50为25nm。
其中，所述羟基丙烯酸单体为甲基丙烯酸羟乙酯。
其中，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡，所述阻聚剂为苯甲酰氯。
其中，所述丙烯酸预聚体通过如下方法制得：在100重量份的水中加入3重量份改性纳米炭黑、15重量份的甲基丙烯酸甲酯、15重量份的丙烯酸丁酯、7重量份的乙烯基三乙氧基硅烷、0.2重量份的引发剂BPO和3重量份的乳化剂搅拌混合，升温至65℃并反应2.5h，然后加入15重量份的甲基丙烯酸甲酯、7重量份的丙烯酸丁酯、5重量份的甲基丙烯酸羟乙酯和0.2重量份的引发剂BPO，保温继续反应3h，即得到所述丙烯酸预聚体。
其中，所述乳化剂由十二烷基硫酸钠和OP-10按重量比1:1进行复配。
其中，所述活性单体由三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯和1,6-己二醇二丙烯酸酯按重量比1:1:2的比例组成。
其中，所述光引发剂由光引发剂TPO与光引发剂HABI按重量比1:1复配而成。
其中，所述流平剂为丙烯酸酯型流平剂。
如上所述的一种UV-LED固化涂料的制备方法：将丙烯酸预聚体、结构改性炭黑、活性单体和水，以1100rpm的转速搅拌11min后，加入流平剂和光引发剂，以400rpm搅拌5min，即得到所述UV-LED固化涂料。
对比例1
本对比例与实施例3的区别在于：
其中，所述结构改性炭黑通过如下方法制得：
（1）将纳米炭黑、偶联剂kh550和乙醇水溶液按70:1:100的重量比例进行混合，搅拌反应后，进行过滤干燥，得到改性纳米炭黑；
（2）将改性纳米炭黑、二苯基甲烷二异氰酸酯和二甲苯按1:5:10的比例进行搅拌混合，升温至65℃并反应3h，得到改性混合液；
（3）往改性混合液中加入羟基丙烯酸单体、催化剂和阻聚剂，升温至50℃反应2h后，进行喷雾干燥，即得到所述结构改性炭黑，其中所羟基丙烯酸单体和二苯基甲烷二异氰酸酯的质量比为70:80，所述催化剂的加入量为改性混合液的0.2wt%，所述阻聚剂的加入量为改性混合液的0.1wt%。
对比例2
本对比例与实施例3的区别在于：
其中，所述结构改性炭黑通过如下方法制得：
（1）将纳米炭黑、偶联剂kh550和乙醇水溶液按70:1:100的重量比例进行混合，搅拌反应后，进行过滤干燥，得到改性纳米炭黑；
（2）将改性纳米炭黑、二苯基甲烷二异氰酸酯和二甲苯按1:5:10的比例进行搅拌混合，升温至65℃并反应3h，得到改性混合液；
（3）将蓖麻油、甘油和三乙醇胺按10:2:0.1的重量比进行混合，升温至210℃，保温反应1h，得到醇解蓖麻油；
（4）往改性混合液中加入醇解蓖麻油、催化剂和阻聚剂，升温至50℃反应2h后，进行喷雾干燥，即得到所述结构改性炭黑，其中所述醇解蓖麻油和二苯基甲烷二异氰酸酯的质量比为25:80，所述催化剂的加入量为改性混合液的0.2wt%，所述阻聚剂的加入量为改性混合液的0.1wt%。
对比例3
本对比例与实施例3的区别在于：
其中，所述丙烯酸预聚体通过如下方法制得：在100重量份的水中加入4重量份改性纳米炭黑、20重量份的甲基丙烯酸甲酯、20重量份的丙烯酸丁酯、9重量份的乙烯基三乙氧基硅烷、0.3重量份的引发剂BPO和4重量份的乳化剂搅拌混合，升温至70℃并反应3h，然后加入20重量份的甲基丙烯酸甲酯、8重量份的丙烯酸丁酯、6重量份的丙烯酸和0.3重量份的引发剂BPO，保温继续反应4h，即得到所述丙烯酸预聚体。
对比例4
本对比例与实施例3的区别在于：
一种UV-LED固化涂料，包括如下重量份的原料：
丙烯酸预聚体 45份
改性纳米炭黑 10份
丙烯酸聚氨酯 15份
活性单体 15份
光引发剂 2.5份
流平剂 2份
水 25份；
其中，所述改性纳米炭黑通过如下方法制得：将纳米炭黑、偶联剂kh550和乙醇水溶液按73:2:100的重量比例进行混合，搅拌反应后，进行过滤干燥，得到改性纳米炭黑。
其中，所述丙烯酸聚氨酯通过如下方法制得：
（1）将二苯基甲烷二异氰酸酯和二甲苯按:6:10的比例进行搅拌混合，升温至70℃并反应3.5h，得到改性混合液；
（2）将蓖麻油、甘油和三乙醇胺按12.5:3:0.15的重量比进行混合，升温至215℃，保温反应2h，加入二甲苯共沸脱水，得到醇解蓖麻油；
（3）往改性混合液中加入醇解蓖麻油、羟基丙烯酸单体、催化剂和阻聚剂，升温至55℃反应2.5h后，进行喷雾干燥，即得到所述结构改性炭黑，其中所述醇解蓖麻油、羟基丙烯酸单体和二苯基甲烷二异氰酸酯的质量比为22.5:12.5:85，所述催化剂的加入量为改性混合液的0.3wt%，所述阻聚剂的加入量为改性混合液的0.2wt%。
其中，所述纳米炭黑的粒径D50为25nm。
其中，所述羟基丙烯酸单体为甲基丙烯酸羟乙酯。
其中，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡，所述阻聚剂为苯甲酰氯。
其中，所述丙烯酸预聚体通过如下方法制得：在100重量份的水中加入15重量份的甲基丙烯酸甲酯、15重量份的丙烯酸丁酯、7重量份的乙烯基三乙氧基硅烷、0.2重量份的引发剂BPO和3重量份的乳化剂搅拌混合，升温至65℃并反应2.5h，然后加入15重量份的甲基丙烯酸甲酯、7重量份的丙烯酸丁酯、5重量份的甲基丙烯酸羟乙酯和0.2重量份的引发剂BPO，保温继续反应3h，即得到所述丙烯酸预聚体。
将实施例3和对比例1-4的涂料涂布到基材上并进行UV固化后，按照GB/T6739-2006、GB/T1720-1979、GB/ T1731-1993和GB/T1732-1993分别进行漆膜硬度、漆膜附着力、漆膜柔韧性和漆膜抗冲击性进行测试，测试结果如下表：
硬度 附着力 柔韧性 抗冲击性（正冲） 抗冲击性（反冲）
实施例3 6H 0级 1mm 52cm 51cm
对比例1 4H 0级 2mm 45cm 42cm
对比例2 3H 0级 2mm 43cm 40cm
对比例3 5H 0级 2mm 49cm 47cm
对比例4 2H 1级 3mm 40cm 36cm
由实施例3、对比例1和对比例2的对比可知，本发明选用的蓖麻油自身含有3个碳碳双键，因此自身的支链容易引发聚合形成闭环链结构，既可以与丙烯酸体系形成互穿网络结构，也可以与丙烯酸体系连接起来形成连续的网络结构，相对与直接完全采用羟基丙烯酸树脂形成连续交联结构（对比例1），可以降低漆膜的收缩程度，但更有效地提高漆膜的硬度、韧性和附着力等性能；相对与直接完全采用蓖麻油形成互穿网络为主的交联结构，虽然韧性上具有较好的表现，但是硬度上有所降低，且互穿网络为主不利于冲击能的传递，因此抗冲击表现反而降低了；由实施例3和对比例3的对比可知，丙烯酸预聚物的外层是否加入羟基丙烯酸对各项性能会有一定程度的降低；由实施例3和对比例4的对比可知，直接填充改性纳米炭黑的分散性较差，各项性能显著降低。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种UV-LED固化涂料，其特征在于：包括如下重量份的原料：
丙烯酸预聚体 40-50份
结构改性炭黑 20-30份
活性单体 10-20份
光引发剂 1-4份
流平剂 1-3份
水 20-30份；
其中，所述结构改性炭黑通过如下方法制得：
（1）将纳米炭黑、偶联剂kh550和乙醇水溶液按70-75:1-3:100的重量比例进行混合，搅拌反应后，进行过滤干燥，得到改性纳米炭黑；
（2）将改性纳米炭黑、二苯基甲烷二异氰酸酯和二甲苯按3-4:5-7:10的比例进行搅拌混合，升温至65-75℃并反应3-4h，得到改性混合液；
（3）将蓖麻油、甘油和三乙醇胺按10-15:2-4:0.1-0.2的重量比进行混合，升温至210-220℃，保温反应1-3h，加入二甲苯共沸脱水，得到醇解蓖麻油；
（4）往改性混合液中加入醇解蓖麻油、羟基丙烯酸单体、催化剂和阻聚剂，升温至50-60℃反应2-3h后，进行喷雾干燥，即得到所述结构改性炭黑，其中所述醇解蓖麻油、羟基丙烯酸单体和二苯基甲烷二异氰酸酯的质量比为20-25:10-15:80-90，所述催化剂的加入量为改性混合液的0.2-0.4wt%，所述阻聚剂的加入量为改性混合液的0.1-0.3wt%。
2.根据权利要求1所述的一种UV-LED固化涂料，其特征在于：所述纳米炭黑的粒径D50为20-30nm。
3.根据权利要求1所述的一种UV-LED固化涂料，其特征在于：所述羟基丙烯酸单体为甲基丙烯酸羟乙酯和/或甲基丙烯酸羟丙酯。
4.根据权利要求1所述的一种UV-LED固化涂料，其特征在于：所述催化剂为二月桂酸二丁基锡，所述阻聚剂为苯甲酰氯。
5.根据权利要求1所述的一种UV-LED固化涂料，其特征在于：所述丙烯酸预聚体通过如下方法制得：在100重量份的水中加入2-4重量份改性纳米炭黑、10-20重量份的甲基丙烯酸甲酯、10-20重量份的丙烯酸丁酯、5-9重量份的乙烯基三乙氧基硅烷、0.1-0.3重量份的引发剂BPO和2-4重量份的乳化剂搅拌混合，升温至60-70℃并反应2-3h，然后加入10-20重量份的甲基丙烯酸甲酯、6-8重量份的丙烯酸丁酯、4-6重量份的甲基丙烯酸羟乙酯和0.1-0.3重量份的引发剂BPO，保温继续反应2-4h，即得到所述丙烯酸预聚体。
6.根据权利要求5所述的一种UV-LED固化涂料，其特征在于：所述乳化剂由十二烷基硫酸钠和OP-10复配而成。
7.根据权利要求1所述的一种UV-LED固化涂料，其特征在于：所述活性单体为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯和1,6-己二醇二丙烯酸酯中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的一种UV-LED固化涂料，其特征在于：所述光引发剂由光引发剂TPO与光引发剂HABI复配而成。
9.根据权利要求1所述的一种UV-LED固化涂料，其特征在于：所述流平剂为丙烯酸酯型流平剂。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种UV-LED固化涂料的制备方法，其特征在于：将丙烯酸预聚体、结构改性炭黑、活性单体和水，以1000-1200rpm的转速搅拌10-12min后，加入流平剂和光引发剂，以300-500rpm搅拌4-6min，即得到所述UV-LED固化涂料。
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