CN114410212A - 一种耐水性uv涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及UV涂料技术领域,尤其涉及一种耐水性UV涂料及其制备方法。水性UV涂料,由于亲水基团的存在导致其耐水性不佳。基于上述问题,本发明提供一种耐水性UV涂料,其分子结构中含有CTFA、HDCPMA片段,CTFA结构中含有二氧六环结构,与含有双酯环状结构的HDCPMA形成互穿网络,可将亲水性基团缠绕包埋在其中,减少其曝露,可显著提高漆膜耐水性。

Description

一种耐水性UV涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及UV涂料技术领域,尤其涉及一种耐水性UV涂料及其制备方法。
背景技术
随着环保要求的越来越严,水性UV涂料成为趋势,用水取代有机溶剂可降低VOC排放,减少有机溶剂对大气层破坏和人体的危害。水性UV 涂料具有可实现技术途径多、应用广泛、安全和施工相对简单等特点,近几年来应用十分广泛。在某些应用领域,水性UV的丰满度、硬度等已经可以和油性UV涂料相媲美,但是水性UV涂料有个重要弊端就是耐水性、耐磨性不佳,大大限制了其应用。
本发明耐水性UV涂料中含有改性的改性聚氨酯丙烯酸酯,其分子结构中含有CTFA、HDCPMA以及聚丁二烯片段。CTFA含有二氧六环结构,与含有双酯环状结构的HDCPMA形成互穿网络,可将亲水性基团缠绕包埋在其中,减少其曝露,有利于提高漆膜耐水性。CTFA与HDCPMA两者形成的氢键作用,还可以改善涂料的热稳定性。另外,聚丁二烯片段与HDCPMA片段还可协同调节漆膜的韧性和耐磨性。
发明内容
针对现有技术中存在的问题,本发明要解决的技术问题是:水性UV 涂料,由于亲水基团的存在导致其耐水性不佳。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:本发明提供一种耐水性 UV涂料,以重量份数计,包括以下成份:
Figure BDA0003400763530000011
Figure BDA0003400763530000021
具体地,所述改性聚氨酯丙烯酸酯,按照以下步骤制备:
(1)称取HEMA、MMA、HDCPMA、CTFA、PPEGMA、AIBN和二氧六环于圆底烧瓶中,HEMA与MMA、HDCPMA、CTFA、PPEGMA四种单体的摩尔比为2:1:3:1:2,AIBN的添加量为单体总重量的0.5%,HEMA 在二氧六环中的质量百分含量为10%,对反应混合液通45min氮气除氧,将烧瓶置于70℃油浴锅下搅拌反应24h,反应结束后,正己烷洗涤沉淀产物后将沉淀产物a在45℃下真空干燥过夜;
(2)在三孔圆底烧瓶中加入30.2g产物a、0.04g催化剂对甲苯磺酸、 0.005g对苯二酚、70mL二甲苯,然后将圆底烧瓶的温度升至70℃,在反应体系中持续搅拌滴加端羟基聚丁二烯(数均分子量3000),通过FTIR 测量监测反应,反应物中羧基的吸收峰消失,停止滴加端羟基聚丁二烯,然后将溶有IPDI和适量的催化剂DBTDL的二甲苯溶液在70℃下持续滴加入反应体系中,其中,IPDI在二甲苯溶液中的质量百分含量为20%,DBTDL 的添加量是IPDI重量的0.1%,搅拌滴加至反应体系中的羟基吸收峰在 FTIR光谱上消失,停止滴加,将溶有PETA和适量催化剂对苯二酚的二甲苯溶液在70℃下持续滴加入反应体系中,其中,PETA在二甲苯溶液中的质量百分含量为30%,对苯二酚的添加量是PETA重量的0.1%,持续滴加至反应体系中的异氰酸根吸收峰在FTIR光谱上消失,停止滴加,反应结束,最后,通过旋转蒸发除去溶剂,得到改性聚氨酯丙烯酸酯。
具体地,所述水性UV单体为PET5EO4A、TMP15EOTA、PEG600DMA、 PEG400DMA的一种或多种。
具体地,所述润湿剂为TEGO Wet 270、TEGO 4200、BYK-UV3500、 BYK349的一种或几种。
具体地,所述流平剂为BYK333、BYK3456、BYK3455、德谦457硅酮流平剂中的一种或几种。
具体地,所述触变剂为德谦海明斯Rheolate FX 1010、长兴协和高分子材料股份有限公司WT-305、SG28中的一种或几种。
具体地,所述光引发剂为光引发剂1173、光引发剂2959、光引发剂 TPO-L中的一种或几种。
具体地,所述消泡剂为BYK-093、BYK-1781、BYK-024中的一种或几种。
具体地,所述的一种耐水性UV涂料,按照以下步骤制备:
在避光的条件下,按照配方量,将所有原料混合搅拌均匀即得。
本发明的有益效果是:
(1)本发明耐水性UV涂料中含有改性聚氨酯丙烯酸酯,其分子结构中含有CTFA、HDCPMA片段。CTFA结构中含有二氧六环结构,与含有双酯环状结构的HDCPMA形成互穿网络,可将亲水性基团缠绕包埋在其中,减少其曝露,有利于提高漆膜耐水性。CTFA与HDCPMA两者形成的氢键作用,还可以改善涂料的热稳定性。
(2)本发明的改性聚氨酯丙烯酸酯结构中还含有聚丁二烯片段,其与 HDCPMA片段还可协同调节漆膜的韧性和耐磨性。
具体实施方式
现在对本发明作进一步详细的说明。
本发明以下实施例中的改性聚氨酯丙烯酸酯,按照以下步骤制备:
(1)称取HEMA、MMA、HDCPMA(CAS:34759-34-7)、CTFA(CAS No.66492-51-1)、PPEGMA(CAS:26915-72-0)、AIBN和二氧六环于圆底烧瓶中,HEMA与MMA、HDCPMA、CTFA、PPEGMA四种单体的摩尔比为2:1:3:1:2,AIBN的添加量为单体总重量的0.5%,HEMA在二氧六环中的质量百分含量为10%,对反应混合液通45min氮气除氧,将烧瓶置于70℃油浴锅下搅拌反应24h,反应结束后,正己烷洗涤沉淀产物后将沉淀产物a 在45℃下真空干燥过夜,即得到产物a;
(2)在三孔圆底烧瓶中加入30.2g产物a、0.04g催化剂对甲苯磺酸、 0.005g对苯二酚、70mL二甲苯,然后将圆底烧瓶的温度升至70℃,在反应体系中持续搅拌滴加端羟基聚丁二烯(数均分子量3000),通过FTIR 测量监测反应,反应物中羧基的吸收峰消失,停止滴加端羟基聚丁二烯,然后将溶有IPDI和适量的催化剂DBTDL的二甲苯溶液在70℃下持续滴加入反应体系中,其中,IPDI在二甲苯溶液中的质量百分含量为20%,DBTDL 的添加量是IPDI重量的0.1%,搅拌滴加至反应体系中的羟基吸收峰在 FTIR光谱上消失,停止滴加,将溶有PETA和适量催化剂对苯二酚的二甲苯溶液在70℃下持续滴加入反应体系中,其中,PETA在二甲苯溶液中的质量百分含量为30%,对苯二酚的添加量是PETA重量的0.1%,持续滴加至反应体系中的异氰酸根吸收峰在FTIR光谱上消失,停止滴加,反应结束,最后,通过旋转蒸发除去溶剂,得到改性聚氨酯丙烯酸酯。
本发明以下实施例中的润湿剂为TEGO Wet 270、TEGO 4200、 BYK-UV3500、BYK349的一种或几种。
本发明以下实施例中的流平剂为BYK333、BYK3456、BYK3455、德谦457硅酮流平剂中的一种或几种。
本发明以下实施例中的触变剂为德谦海明斯Rheolate FX 1010、长兴协和高分子材料股份有限公司WT-305、SG28中的一种或几种。
本发明以下实施例中的光引发剂为光引发剂1173、光引发剂2959、光引发剂TPO-L中的一种或几种。
本发明以下实施例中的消泡剂为BYK-093、BYK-1781、BYK-024中的一种或几种。
本发明以下实施例中的耐水性UV涂料,均按照以下步骤制备:
在避光的条件下,按照配方量,将所有原料混合搅拌均匀即得。
实施例1
一种耐水性UV涂料,以重量份数计,包括以下成份:
Figure BDA0003400763530000051
实施例2
一种耐水性UV涂料,以重量份数计,包括以下成份:
Figure BDA0003400763530000052
Figure BDA0003400763530000061
实施例3
一种耐水性UV涂料,以重量份数计,包括以下成份:
Figure BDA0003400763530000062
实施例4
一种耐水性UV涂料,以重量份数计,包括以下成份:
Figure BDA0003400763530000063
Figure BDA0003400763530000071
实施例5
一种耐水性UV涂料,以重量份数计,包括以下成份:
Figure BDA0003400763530000072
对比例1同实施例1,不同之处在于,对比例1中的改性聚氨酯丙烯酸酯,按照以下步骤制备:
(1)称取HEMA、MMA、HDCPMA、PPEGMA、AIBN和二氧六环于圆底烧瓶中,HEMA与MMA、HDCPMA、PPEGMA四种单体的摩尔比为2:1:4:2,AIBN的添加量为单体总重量的0.5%,HEMA在二氧六环中的质量百分含量为10%,对反应混合液通45min氮气除氧,将烧瓶置于70℃油浴锅下搅拌反应24h,反应结束后,正己烷洗涤沉淀产物后将沉淀产物a 在45℃下真空干燥过夜;
(2)在三孔圆底烧瓶中加入30.2g产物a、0.04g催化剂对甲苯磺酸、 0.005g对苯二酚、70mL二甲苯,然后将圆底烧瓶的温度升至70℃,在反应体系中持续搅拌滴加端羟基聚丁二烯(数均分子量3000),通过FTIR 测量监测反应,反应物中羧基的吸收峰消失,停止滴加端羟基聚丁二烯,然后将溶有IPDI和适量的催化剂DBTDL的二甲苯溶液在70℃下持续滴加入反应体系中,其中,IPDI在二甲苯溶液中的质量百分含量为20%,DBTDL 的添加量是IPDI重量的0.1%,搅拌滴加至反应体系中的羟基吸收峰在 FTIR光谱上消失,停止滴加,将溶有PETA和适量催化剂对苯二酚的二甲苯溶液在70℃下持续滴加入反应体系中,其中,PETA在二甲苯溶液中的质量百分含量为30%,对苯二酚的添加量是PETA重量的0.1%,持续滴加至反应体系中的异氰酸根吸收峰在FTIR光谱上消失,停止滴加,反应结束,最后,通过旋转蒸发除去溶剂,得到改性聚氨酯丙烯酸酯。
对比例2同实施例1,不同之处在于,对比例2中的改性聚氨酯丙烯酸酯,按照以下步骤制备:
(1)称取HEMA、MMA、CTFA、PPEGMA、AIBN和二氧六环于圆底烧瓶中,HEMA与MMA、CTFA、PPEGMA四种单体的摩尔比为2:1:4:2, AIBN的添加量为单体总重量的0.5%,HEMA在二氧六环中的质量百分含量为10%,对反应混合液通45min氮气除氧,将烧瓶置于70℃油浴锅下搅拌反应24h,反应结束后,正己烷洗涤沉淀产物后将沉淀产物a在45℃下真空干燥过夜;
(2)在三孔圆底烧瓶中加入30.2g产物a、0.04g催化剂对甲苯磺酸、 0.005g对苯二酚、70mL二甲苯,然后将圆底烧瓶的温度升至70℃,在反应体系中持续搅拌滴加端羟基聚丁二烯(数均分子量3000),通过FTIR 测量监测反应,反应物中羧基的吸收峰消失,停止滴加端羟基聚丁二烯,然后将溶有IPDI和适量的催化剂DBTDL的二甲苯溶液在70℃下持续滴加入反应体系中,其中,IPDI在二甲苯溶液中的质量百分含量为20%,DBTDL 的添加量是IPDI重量的0.1%,搅拌滴加至反应体系中的羟基吸收峰在 FTIR光谱上消失,停止滴加,将溶有PETA和适量催化剂对苯二酚的二甲苯溶液在70℃下持续滴加入反应体系中,其中,PETA在二甲苯溶液中的质量百分含量为30%,对苯二酚的添加量是PETA重量的0.1%,持续滴加至反应体系中的异氰酸根吸收峰在FTIR光谱上消失,停止滴加,反应结束,最后,通过旋转蒸发除去溶剂,得到改性聚氨酯丙烯酸酯。
性能测试:
将实施例1-5以及对比例1-2所获耐水性UV涂料涂敷在PET膜材表面,涂覆厚度为30μm,然后将基材置于高压汞灯下进行照射,涂层固化后,即得到耐水涂层。
对实施例1-5以及对比例1-2所获耐水性涂层进行相关性能测试:
耐水性:浸没在25℃的水中浸泡,观察漆膜开始起泡时间。
耐水煮性:100℃水煮,观察漆膜开始起泡时间。
耐磨性:根据标准GB/T1768-2006进行测试,100r。
柔韧性:180°对折观察爆裂情况。
硬度:根据标准GB/T6739-2006进行测试。
具体测试结果见表1:
表1
Figure BDA0003400763530000091
以上述依据本发明的理想实施例为启示,通过上述的说明内容,相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内,进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容,必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.一种耐水性UV涂料,其特征在于,以重量份数计,包括以下成份:
Figure RE-FDA0003571891340000011
2.根据权利要求1所述的一种耐水性UV涂料,其特征在于,所述改性聚氨酯丙烯酸酯,按照以下步骤制备:
(1)称取HEMA、MMA、HDCPMA、CTFA、PPEGMA、AIBN和二氧六环于圆底烧瓶中,HEMA与MMA、HDCPMA、CTFA、PPEGMA四种单体的摩尔比为2:1:3:1:2,AIBN的添加量为单体总重量的0.5%,HEMA在二氧六环中的质量百分含量为10%,对反应混合液通45min氮气除氧,将烧瓶置于70℃油浴锅下搅拌反应24h,反应结束后,正己烷洗涤沉淀产物后将沉淀产物a在45℃下真空干燥过夜;
(2)在三孔圆底烧瓶中加入30.2g产物a、0.04g催化剂对甲苯磺酸、0.005g对苯二酚、70mL二甲苯,然后将圆底烧瓶的温度升至70℃,在反应体系中持续搅拌滴加端羟基聚丁二烯(数均分子量3000),通过FTIR测量监测反应,反应物中羧基的吸收峰消失,停止滴加端羟基聚丁二烯,然后将溶有IPDI和适量的催化剂DBTDL的二甲苯溶液在70℃下持续滴加入反应体系中,其中,IPDI在二甲苯溶液中的质量百分含量为20%,DBTDL 的添加量是IPDI重量的0.1%,搅拌滴加至反应体系中的羟基吸收峰在FTIR光谱上消失,停止滴加,将溶有PETA和适量催化剂对苯二酚的二甲苯溶液在70℃下持续滴加入反应体系中,其中,PETA在二甲苯溶液中的质量百分含量为30%,对苯二酚的添加量是PETA重量的0.1%,持续滴加至反应体系中的异氰酸根吸收峰在FTIR光谱上消失,停止滴加,反应结束,最后,通过旋转蒸发除去溶剂,得到改性聚氨酯丙烯酸酯。
3.根据权利要求1所述的一种耐水性UV涂料,其特征在于,所述水性UV单体为PET5EO4A、TMP15EOTA、PEG600DMA、PEG400DMA的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种耐水性UV涂料,其特征在于,所述润湿剂为TEGO Wet270、TEGO 4200、BYK-UV3500、BYK349的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种耐水性UV涂料,其特征在于,所述流平剂为BYK333、BYK3456、BYK3455、德谦457硅酮流平剂中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种耐水性UV涂料,其特征在于,所述触变剂为德谦海明斯Rheolate FX 1010、WT-305、SG28中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的一种耐水性UV涂料,其特征在于,所述光引发剂为光引发剂1173、光引发剂2959、光引发剂TPO-L中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的一种耐水性UV涂料,其特征在于,所述消泡剂为BYK-093、BYK-1781、BYK-024中的一种或几种。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的一种耐水性UV涂料,其特征在于,按照以下步骤制备:
在避光的条件下,按照配方量,将所有原料混合搅拌均匀即得。
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