CN116057140A - 辐射固化涂层的表面性质的改进 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种改进辐射固化涂层的表面性质的方法,其包含向可辐射固化涂料组合物中加入基于可辐射固化涂料组合物的总重量计0.1至10.0重量%的具有聚硅氧烷主链和至少两个经由连接基连接到聚硅氧烷主链的甲基丙烯酰基的聚合物(A),其中连接基包含至少一个非环醚基团,并且其中聚硅氧烷主链经由Si‑C键连接到连接基,并且其中聚合物(A)的制备方法包含i)提供具有至少两个Si‑H基团的聚硅氧烷主链,ii)提供具有至少一个甲基丙烯酰基、一个烯丙基以及位于烯丙基和所述至少一个甲基丙烯酰基之间的至少一个非环醚基团的分子,和iii)通过氢化硅烷化反应使Si‑H基团与烯丙基反应以在聚硅氧烷主链i)和分子ii)之间形成共价键。
Description
本发明涉及一种改进辐射固化涂层的表面性质的方法。
在辐射固化中,通过高能辐射,如紫外线或电子束将反应性单体和低聚物转化成高分子量材料。与热处理相比,辐射固化是非常快速的过程,这允许实现高生产速度。此外,快速固化能够实现节省空间和节省材料的操作。辐射固化在环境方面提供明显的好处,如低排放和更低的能量需求。辐射固化例如用于生产涂料、漆、印刷墨水等。这些涂料在许多情况下以更好的品质为特征,尤其是在光泽度和耐磨性方面。
由于这种技术的迅速普及,对可辐射固化组合物的要求正在稳步增长并且变得越来越多样化。在可固化组合物中使用有机硅添加剂是一种获得具有改进性质的固化产品的方法,如各种工业材料的具有所谓易清洁性质、拒水拒油性和胶带剥离性质等的防污涂层。由于上面列举的优点,可辐射固化涂料组合物变得越来越重要。
大多数可辐射固化组合物使用(甲基)丙烯酸酯基团在自由基反应中聚合。因此,用(甲基)丙烯酸酯官能团将添加剂改性是一种适当的方法。
优选地,在可辐射固化体系中使用丙烯酸酯基团。丙烯酸酯基团可以通过Si-O-C或Si-C键键合到聚硅氧烷的主链上。
DE 3841843描述了丙烯酸化聚硅氧烷,其可通过各种缩合反应制成以产生Si-O-C键,该键尤其在水性体系中不稳定并因此产生不稳定产物。此外,作为一个实例,氯-聚硅氧烷与羟基官能丙烯酸酯,如丙烯酸羟乙酯的反应释放盐酸,其必须用氨中和,最后通过耗时的过滤过程除去。
DE 3820294描述了丙烯酸化聚硅氧烷,其可通过涉及氢化硅烷化和随后聚合物类似反应的多步反应制成。氢化硅烷化可通过不饱和化合物的加入实现,如烯丙基缩水甘油醚的加入,然后所得环氧官能聚硅氧烷与丙烯酸反应以产生丙烯酸化分子。这种两步法无法与丙烯酰基官能团一起引入对可辐射固化组合物中的相容性重要的有机改性,如聚醚。
DE 3819140和US 6211322描述了两步法,其中在第一步骤中使羟基官能烯丙基化合物与Si-H官能聚硅氧烷反应以产生羟基官能聚醚改性的聚硅氧烷。在第二步骤中,对羟基进行丙烯酸化。通常由于使用金属催化剂、聚合抑制剂和通过高温蒸馏除去过量反应物(通常是丙烯酸或丙烯酸丁酯)以实现高丙烯酸化程度而获得高着色产物。
US 2009/0234089描述了用于可以更安全佩戴的眼科镜片的单体。更特别地,该文献涉及含有聚氧乙烯作为亲水侧链的亲水性聚硅氧烷大分子单体。
Kim H.K.等人:“Determination of key variables affecting surfaceproperties of UV curable coatings using experimental design”,Polymer Testing,Vol.21,No.4,2002年1月,第417-424页描述了包含有机硅丙烯酸酯的紫外光可固化涂料。耐擦伤性、滑爽性和流平性归因于有机硅丙烯酸酯。
Kim H.K.等人:“Characterization of UV-cured polyester acrylate filmscontaining acrylate functional polydimethylsiloxane”,European PolymerJournal,Vol.39,No.11,2003年11月,第2235-2241页描述了丙烯酸酯官能的聚二甲基硅氧烷作为紫外光可固化涂料制剂中的反应性添加剂的测试。低摩擦系数与有机硅丙烯酸酯有关。
仍然需要改进辐射固化涂层的表面性质的方法。该方法应该使用具有定义明确的结构的可辐射固化聚硅氧烷并控制可辐射固化官能团的数量。所得产物不应该需要任何进一步的纯化/过滤步骤或在反应性稀释剂中的稀释步骤。它们应该是低着色的,尤其是在用于清漆时,并且可作为100%活性物质提供和即时可用于可辐射固化组合物,从而为配方设计师提供更大的灵活性。
该方法不应该引起雾度(haze)和/或表面缺陷,而是在可辐射固化涂层中具有优异的表面性质。此外,所有类型的固化产品都需要改进的表面滑爽性质、持久的胶带剥离性质和耐划伤性,以及拒水拒油性和提高的防沾污性。此外,需要通过简单方法生产作为100%活性物质的添加剂以提供具有多个可辐射固化基团的低着色多官能添加剂。本发明的目的是提供一种方法,该方法提供具有改进的表面性质和胶带剥离性质的辐射固化涂层。这被理解为是流平性和降低的浊度与其它有利性质,如优异的滑动性和持久的胶带剥离性质之间的出色平衡。本发明的另一个目的是保持有利的性质,如良好的润湿、低成孔(缩孔)、出色的流平性(leveling)和低雾度。
本发明提供了一种改进辐射固化涂层的表面性质的方法,其包含向可辐射固化涂料组合物中加入基于可辐射固化涂料组合物的总重量计0.1至10.0重量%的具有聚硅氧烷主链和至少两个经由连接基连接到聚硅氧烷主链的甲基丙烯酰基的聚合物(A),其中连接基包含至少一个非环醚基团,并且其中聚硅氧烷主链经由Si-C键连接到连接基,并且其中聚合物(A)的制备方法包含
i)提供具有至少两个Si-H基团的聚硅氧烷主链,
ii)提供具有至少一个甲基丙烯酰基、一个烯丙基以及位于烯丙基和所述至少一个甲基丙烯酰基之间的至少一个非环醚基团的分子,和
iii)通过氢化硅烷化反应使Si-H基团与烯丙基反应以在聚硅氧烷主链i)和分子ii)之间形成共价键。
本发明的方法实现了上述目的。
在该方法的一个典型实施方案中,改进的表面性质包含表面滑爽性(surfaceslip)、拒水性、去污性质、抗污垢附着性和胶带剥离性质的至少一种。
通常,将可辐射固化涂料组合物施加到基底上并通过暴露于光化辐射而固化。因此,本发明的方法通常进一步包含将可辐射固化涂料组合物施加到基底上并通过暴露于光化辐射而固化所述组合物。光化辐射的实例是紫外线辐射和电子束辐射。
根据本发明的方法,聚合物(A)以基于涂料组合物的重量计算0.1至10.0重量%的量添加到可辐射固化涂料组合物中。在优选实施方案中,聚合物(A)以0.2至5.0重量%、或0.2至3.0重量%的量添加到可辐射固化涂料组合物中。
在典型实施方案中,可辐射固化涂料组合物进一步包含不同于聚合物(A)的可辐射固化粘合剂。
作为可辐射固化粘合剂,通常使用(甲基)丙烯酰基官能的(甲基)丙烯酸酯共聚物、聚醚丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、氨基丙烯酸酯、三聚氰胺丙烯酸酯和相应的甲基丙烯酸酯。优选使用聚氨酯(甲基)丙烯酸酯和聚酯(甲基)丙烯酸酯树脂。
可辐射固化粘合剂优选以基于涂料组合物的重量计算30至99重量%,特别优选30至90重量%,非常特别优选45至80重量%的量使用。
优选的是,聚合物(A)中的连接基互相独立地包含1至100个非环醚基团。
非环醚基团通常包含环氧烷的聚合单元。环氧烷优选包含环氧乙烷和环氧丙烷的至少一种。在一些实施方案中,非环醚基团包含缩水甘油或三羟甲基丙烷氧杂环丁烷(trimethylolpropane oxetane,TMPO)的聚合单元。环氧烷的聚合单元也可以与缩水甘油或TMPO组合。如果非环醚基团包含多于一种类型的单体单元的聚合单元,这些单元可以以统计、梯度或嵌段排列。聚合的单体单元的数量通常在1至100,如3至50或3至20的范围内。
特别优选的是,非环醚基团是聚环氧烷基团,如聚环氧乙烷基团、聚环氧丙烷基团,以及环氧乙烷和环氧丙烷的共聚物。
通常,聚合物(A)的聚硅氧烷主链包含式(I)-[0-SiR2]-的重复单元,其中R互相独立地代表具有1至30个碳原子的烃基。在优选实施方案中,聚硅氧烷主链包含2至300个式(I)的重复单元。
在一个进一步优选的实施方案中,步骤i)中提供的聚硅氧烷主链是具有两个末端Si-H基团的聚二甲基硅氧烷。
在另一实施方案中,步骤i)中提供的聚硅氧烷主链是具有至少两个侧Si-H基团的聚二甲基硅氧烷。
合适的具有至少两个Si-H基团的聚硅氧烷可由以下通式(I)表示
MaM′bDcD′dTeQf (I)
其中
·M代表[R3SiO1/2]
·M′代表[R2SiHO1/2]
·D代表[R2SiO2/2]
·D′代表[RSiHO2/2]
·T代表[RSiO3/2]
·Q代表[SiO4/2]
·a是0至10的整数,优选0至2,更优选2,
·b是0至10的整数,优选0至2,更优选2,
·c是0至300的整数,优选2至250,更特别是5至200,
·d是0至100的整数,优选0至50,更特别是0至20,
·e是0至10的整数,优选0至5,更特别是0,
·f是0至10的整数,优选0至5,更特别是0,
条件是a+b≧2和b+d≧2
·R互相独立地代表C1至C30烃基,优选甲基、辛基或苯基、(α-甲基)苯乙烯基),更优选甲基。
使用M、D、T和Q单元描述聚硅氧烷是本领域众所周知的。式(I)的化合物可通过众所周知的平衡方法制备。
本发明的方法还包括提供具有至少一个甲基丙烯酰基、一个烯丙基以及位于烯丙基和所述至少一个甲基丙烯酰基之间的至少一个非环醚基团的分子。这种分子通常具有在170至6000g/mol的范围内的数均分子量。
在该方法的一个优选实施方案中,步骤ii)中提供的具有至少一个甲基丙烯酰基、一个烯丙基以及位于烯丙基和所述至少一个甲基丙烯酰基之间的至少一个非环醚基团的分子是烯丙氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯。
步骤ii)中提供的具有至少一个甲基丙烯酰基、一个烯丙基以及位于烯丙基和所述至少一个甲基丙烯酰基之间的至少一个非环醚基团的分子可通过已知方法制备。一种这样的方法包含
i)提供
a)具有一个或多个羟基的烯丙基聚醚
b)具有一个甲基丙烯酸类基团的分子,和
ii)通过酯交换/酯化反应在烯丙基聚醚a)和分子b)之间形成一个或多个共价键。
通过氢化硅烷化反应使Si-H基团与烯丙基反应以在聚硅氧烷主链i)和具有至少一个甲基丙烯酰基、一个烯丙基以及位于烯丙基和所述至少一个甲基丙烯酰基之间的至少一个非环醚基团的分子之间形成共价键,从而制备聚合物(A)。这样的氢化硅烷化反应描述在WO 2019/020542中。
聚合物(A)通常具有在2000至100000g/mol,优选5000至60000g/mol,更优选4000至50000g/mol,再更优选3000至40000g/mol的范围内的重均分子量(Mw)。
重均分子量可通过使用分离模块Waters 2695和折射率检测器Waters 2414在22℃下进行的凝胶渗透色谱法测定。甲苯或THF是合适的洗脱剂,使用聚二甲基硅氧烷标样进行校准。
任选地,聚合物(A)可具有不带甲基丙烯酸类基团的附加结构链段。可以包括这样的任选链段以调节和微调与使用它们的体系的相容性以及聚合物(A)的其它性质。这样的任选链段的实例是聚醚链段,例如基于聚环氧乙烷和/或聚环氧丙烷的聚醚链段,聚酯链段、烃链段、氟化烃链段和聚氨酯链段。这些任选链段可通过氢化硅烷化或脱氢缩合连接到聚硅氧烷主链。在一个实施方案中,附加结构链段具有相同类型的链段。在另一些实施方案中,可能存在具有不同链段类型的附加结构链段。
在一些实施方案中,本发明的方法进一步包含向可辐射固化涂料组合物中加入具有聚硅氧烷主链和一个经由连接基连接到聚硅氧烷主链的甲基丙烯酰基的聚合物,其中连接基包含至少一个非环醚基团,并且其中聚硅氧烷主链经由Si-C键连接到连接基,并且其中聚硅氧烷主链进一步具有包含至少25摩尔%聚环氧丙烷的侧接或末端聚环氧烷链段。
在再进一步实施方案中,该方法包含向可辐射固化组合物中加入具有聚硅氧烷主链和至少两个经由Si-C键连接到聚硅氧烷主链的聚环氧烷链段的聚合物,所述聚环氧烷链段包含至少25摩尔%聚环氧丙烷。
可辐射固化涂料组合物还可含有至少一种反应性稀释剂。
根据DIN 55945,反应性稀释剂或反应性溶剂是所有那些在通过化学反应固化后在很大程度上成为涂层的一部分的溶剂。可辐射固化反应性稀释剂的实例包括丙烯酸丁酯、丙烯酸(2-乙基己基)酯、丙烯酸十二烷基酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸(2-苯氧基乙基)酯、丙烯酸异冰片酯、二丙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、季戊四醇三或四丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙基三乙二醇甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸糠酯、甲基丙烯酸(2-羟乙基)酯、甲基丙烯酸(2-羟丙基)酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸四氢糠酯、甲基丙烯酸烯丙酯、1,3-丁二醇二甲基丙烯酸酯、1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、乙基二乙二醇丙烯酸酯、(4-叔丁基环己基)丙烯酸酯、N-乙烯基己内酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、丙酸乙烯酯、双酚A二甲基丙烯酸酯、Dianoldiacrylate、1,2-十二烷二醇二甲基丙烯酸酯、N,N-二乙烯基-乙烯脲、乙二醇二甲基丙烯酸酯、二丙烯酸十八烷基酯、聚乙二醇正二甲基丙烯酸酯、丙烯酸二氢二环戊二烯酯、乙基乙烯基醚、正丙基乙烯基醚、异丙基乙烯基醚、正丁基乙烯基醚、异丁基乙烯基醚、十八烷基乙烯基醚、环己基乙烯基醚、1,4-丁二醇二乙烯基醚、1,4-丁二醇单乙烯基醚、1,4-环己烷二甲醇二乙烯基醚、1,4-环己烷二甲醇nono乙烯基醚、二乙二醇二乙烯基醚和三乙二醇二乙烯基醚。
也可以使用除反应性双键外还带有一个或多个其它反应性基团的反应性稀释剂。这样的反应性稀释剂的实例包括烯丙基缩水甘油醚、丙烯酸(2-羟乙基)酯、丙烯酸(2-羟丙基)酯、(2-羟乙基)丙烯酸酯磷酸酯、(2-羟乙基)甲基丙烯酸酯磷酸酯和甲基丙烯酸[2-(叔丁基氨基)乙基]酯。
可辐射固化反应性稀释剂通常以基于涂料组合物的重量计算0至65重量%,优选20至62重量%,特别优选35至60重量%,非常特别优选40至55重量%的量使用。
可辐射固化涂料组合物任选含有有机或无机的非辐射固化溶剂。作为无机溶剂,例如,可以使用水。优先使用有机溶剂。合适的有机溶剂是本领域技术人员已知的典型有机溶剂,例如脂族、脂环族、芳族溶剂、典型醇、醚、酯和/或酮,例如乙醇、异丙醇、丁醇、丁基乙二醇、丁基二乙二醇、乙酸丁酯、甲基异丁基酮、甲乙酮、二甲苯、甲苯、Shellsol A、Solvesso产品。
可辐射固化涂料组合物可进一步含有一种或多种光引发剂。
可辐射固化体系中的光引发剂添加剂正如其名称所示,其由于吸收紫外线或可见光辐射而形成可引发聚合反应的反应性中间体。
合适的光引发剂的实例包括2,2-二甲氧基-1,2-二苯基-乙酮、(1-羟基环己基)苯基甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2-羟基-1-[4-(2-羟基乙氧基)-苯基]-2-甲基-1-丙酮、2-苄基2-二甲基氨基-1-(4-吗啉基苯基)-1-丁酮、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉基-1-丙酮、α,α-二乙氧基苯乙酮、二苯基-(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、双(2,6-二甲氧基苯甲酰基)-(2,4,4-三甲基戊基)氧化膦、1-苯基-1,2-丙二酮-2-[0-(乙氧基羰基)-肟]、双(n5-环戊二烯基)双[2,6-二氟-3-(1H-1-吡咯-1-基)-苯基]钛、2-异丙基噻吨酮、1,2-二苯基-2-(对甲苯基磺酰氧基)乙酮。
如果包括一种或多种光引发剂,它们通常以基于涂料组合物的重量计算0.5至5.0重量%,优选1.0至4.5重量%,非常特别优选2.0至4重量%的总量使用。
可辐射固化涂料组合物可进一步包含至少一种紫外线吸收剂。术语紫外线吸收剂被理解为是指为了防止在290至400nm范围内的紫外线的有害影响而添加到漆或塑料中的一类光稳定剂。最重要的紫外线吸收剂类别是2-(2-羟苯基)2H-苯并三唑、(2-羟苯基)-s-三嗪、氢二苯甲酮和草酰苯胺。
此外,可辐射固化涂料组合物可含有颜料或填料。这样的颜料或填料的选择可由技术人员根据个别情况的要求进行选择。
可辐射固化涂料组合物可进一步含有除气剂、消泡剂、乳化剂、润湿和分散剂、附着力促进剂、成膜助剂、流变控制添加剂(增稠剂)、阻燃剂、干燥剂、催干剂、抗结皮剂、缓蚀剂、蜡、消光剂和本领域技术人员已知的其它添加剂。这样的添加剂可由技术人员基于其专业知识根据个别情况的要求进行选择并以常规和已知的有效量使用。
本发明的方法提供具有优异的胶带剥离、抗粘附和防污性质的涂料。这样的涂料适合作为防涂鸦涂料、胶带离型涂料、自清洁表面、防冰涂料、例如用于防污木材和家具涂料以及压敏胶粘剂的各种离型涂料。其它应用包括UV和EB柔性版印刷墨水、印刷墨水(包括罩印清漆(overprint varnishe))、喷墨墨水、工业涂料、罐头涂料(can coating)和粉末涂料等。此外,由于聚合物(A)的极其广泛的相容性,该涂料也适合作为透明涂料组合物。
本发明的方法不会不利地影响涂层的其它性质,例如耐候性或机械耐受性。本发明的方法不损害涂层的物理性质,例如就腐蚀防护、光泽保持和耐候性而言。根据本发明的方法制备的涂层通常也在几年的时间内表现出所需性质并经过几个清洁周期保持这些性质。
实施例
原材料
分析方法
碘值
根据DIN 53241-1通过H2的容积测量法测定碘值。
GPC分析
使用高压液相色谱泵(WATERS 600HPLC泵)和折射率检测器(Waters 410)根据DIN55672-1:2007-08在40℃下测定数均和重均分子量以及分子量分布。使用来自WATERS的3个Styragel柱的组合作为分离柱,柱的尺寸为300mm x 7.8mm ID/柱、粒度为5μm且孔径为HR4、HR2和HR1。所用的洗脱剂是甲苯,洗脱速率为1ml/min。使用聚二甲基硅氧烷标样进行常规校准。
可自由基交联的丙烯酸化聚硅氧烷,其赋予UV墨水和涂料滑爽和消泡性质并被推荐作为配制“离型”涂料时的首选。
对比例1
在第一步骤中,将具有N=39的平均链长和通式MHD39MH的具有末端SiH基团的聚二甲基硅氧烷(124.9克,0.098当量的SiH)、98毫克稀释的KARSTEDT浓缩20%溶液(1克KARSTEDT浓缩20%溶液用99克二甲苯稀释)和19.8毫克4-甲氧基酚添加到配备搅拌器、滴液漏斗、温度计、N2入口和回流冷凝器的500毫升4颈烧瓶中,并在搅拌下加热至80℃。在此温度下,经30分钟的时间逐滴加入54.33克(0.118当量的烯丙基)Uniox PKA-5003。在添加结束时,在80℃下继续搅拌直至在1小时后达到大于99%的转化率。每20分钟通过测定SiH值(碘值)来检查转化率。
此后,加入19.8毫克2,6-二-叔丁基-4-甲基酚并通过在真空下蒸馏除去挥发物。所得羟基末端聚醚聚二甲基硅氧烷是清澈的微黄褐色液体。
在第二步骤中,第一步骤的所得产物使用甲基丙烯酸甲酯和乙酰丙酮锆(IV)作为催化剂进行甲基丙烯酸化。
在配备搅拌器、温度计、N2入口和带有回流冷凝器的水分离器的500毫升4颈烧瓶中装载126.7克第一步骤的产物(0.114当量)、13.68克甲基丙烯酸甲酯(0.137当量)和0.21克4-甲氧基酚。在搅拌下加入0.416克乙酰丙酮锆(IV)并将所得反应混合物加热至90℃15分钟。然后将温度升高到100℃并将整个混合物在100℃下搅拌6小时。此后通过在真空下蒸馏除去挥发物(10毫巴,75℃加热浴)。
最终产物的NMR分析显示甲基丙烯酸化程度为45%。GPC分析给出以下结果:Mn=2197g/mol、Mw=5053g/mol、Mw/Mn=2.3
对比例2
在第一步骤中,丙烯酸2-烯丙氧基乙酯的合成如下进行:将2-烯丙氧基乙醇(30克,0.29摩尔,Sigma-Aldrich)、二氯甲烷(266克,Sigma-Aldrich)和三乙胺(33.39克,0.33摩尔,Sigma-Aldrich)的混合物置于配备搅拌器、滴液漏斗、温度计、N2入口和回流冷凝器的4颈烧瓶中。该混合物用冰浴冷却。经1小时逐滴加入丙烯酰氯(29.87克,0.33摩尔,AlfaAesar)。此后,移除冰浴并将混合物在室温下搅拌2小时,然后过滤。滤液用去离子水萃取数次。所得有机相用硫酸镁干燥,然后真空蒸馏以除去所有挥发物。NMR分析表明以定量收率作为几乎无色液体获得丙烯酸2-烯丙氧基乙酯(43.7克,0.28摩尔)。
在第二步骤中,将具有N=39的平均链长和通式MHD39MH的具有末端SiH基团的聚二甲基硅氧烷(111克,0.087当量的SiH)、87毫克稀释的KARSTEDT浓缩20%溶液(1克KARSTEDT浓缩20%溶液用99克二甲苯稀释)和17.6毫克4-甲氧基酚添加到配备搅拌器、滴液漏斗、温度计、N2入口和回流冷凝器的500毫升4颈烧瓶中,并在搅拌下加热至80℃。在此温度下,经30分钟的时间逐滴加入16.3克(0.105当量的烯丙基)丙烯酸2-烯丙氧基乙酯(来自第一步骤)。在添加结束时,在80℃下继续搅拌,同时每20分钟测量SiH值(碘值)。在40分钟后,SiH值为零,表明SiH基团完全耗尽。反应混合物变成棕色、不均匀、泥泞浑浊的组合物。在没有搅拌的情况下,其分离成液相和溶胀沉淀物,表明该反应没有按预期进行。
对比例3
在第一步骤中,Uniox PKA 5003的丙烯酸化如下进行:
将Uniox PKA 5003(59.7克,0.13当量的OH基团)、二氯甲烷(266克,Sigma-Aldrich)和三乙胺(14.9克,0.15摩尔,Sigma-Aldrich)的混合物置于配备搅拌器、滴液漏斗、温度计、N2入口和回流冷凝器的4颈烧瓶中。该混合物用冰浴冷却。经1小时逐滴加入丙烯酰氯(13.35克,0.15摩尔,Alfa Aesar)。此后,移除冰浴并将混合物在室温下搅拌2小时,然后过滤。滤液用去离子水萃取数次。所得有机相用硫酸镁干燥,然后真空蒸馏以除去所有挥发物。NMR分析表明以定量收率作为几乎无色液体获得Uniox PKA 5003丙烯酸酯(63.1克,0.12摩尔)。
在第二步骤中,将具有N=39的平均链长和通式MHD39MH的具有末端SiH基团的聚二甲基硅氧烷(50克,0.039当量的SiH)、39.2毫克稀释的KARSTEDT浓缩20%溶液(1克KARSTEDT浓缩20%溶液用99克二甲苯稀释)和7.9毫克4-甲氧基酚添加到配备搅拌器、滴液漏斗、温度计、N2入口和回流冷凝器的500毫升4颈烧瓶中,并在搅拌下加热至80℃。在此温度下,经30分钟的时间逐滴加入24.16克(0.047当量的烯丙基)的Uniox PKA 5003丙烯酸酯(来自第一步骤)。在添加结束时,在80℃下继续搅拌,同时每20分钟测量SiH值(碘值)。在40分钟后,SiH值为零,表明SiH基团完全耗尽。反应混合物变成不均匀、泥泞浑浊的组合物。在没有搅拌的情况下,其分离成液相和溶胀沉淀物,表明该反应没有按预期进行。
实施例1
将具有N=39的平均链长和通式MHD39MH的具有末端SiH基团的聚二甲基硅氧烷(124.9克,0.098当量的SiH)、98毫克稀释的KARSTEDT浓缩20%溶液(1克KARSTEDT浓缩20%溶液用99克二甲苯稀释)和19.8毫克4-甲氧基酚添加到配备搅拌器、滴液漏斗、温度计、N2入口和回流冷凝器的500毫升4颈烧瓶中,并在搅拌下加热至80℃。在此温度下,经30分钟的时间逐滴加入73.11克(0.118当量的烯丙基)的Bisomer AA E 450MA。在添加结束时,在80℃下继续搅拌直至在1小时后达到大于99%的转化率。每20分钟通过测定SiH值(碘值)来检查转化率。
此后,加入19.8毫克2,6-二-叔丁基-4-甲基酚并通过在真空下蒸馏除去挥发物。所得反应产物是清澈的微黄褐色液体。
NMR分析证实了预期结构。
GPC分析给出以下结果:Mn=1692g/mol、Mw=8494g/mol、Mw/Mn=5.02
实施例2
将具有N=93的平均链长和通式MDH 7D86M的具有侧SiH基团的聚二甲基硅氧烷(78.07克,0.083当量的SiH)、83毫克稀释的KARSTEDT浓缩20%溶液(1克KARSTEDT浓缩20%溶液用99克二甲苯稀释)、13毫克4-甲氧基酚和57克二甲苯添加到配备搅拌器、滴液漏斗、温度计、N2入口和回流冷凝器的500毫升4颈烧瓶中,并在搅拌下加热至80℃。在此温度下,经30分钟的时间逐滴加入61.71克(0.1当量的烯丙基)的Bisomer AA E 450MA。在添加结束时,在80℃下继续搅拌直至在2小时后达到大于99%的转化率。每20分钟通过测定SiH值(碘值)来检查转化率。
此后,加入13毫克2,6-二-叔丁基-4-甲基酚并通过在真空下蒸馏除去挥发物。所得反应产物是清澈的微黄褐色液体。
NMR分析证实了预期结构。
GPC分析给出以下结果:Mn=4080g/mol、Mw=36050、Mw/Mn=8.8
实施例3
将具有N=39的平均链长和通式MHD39MH的具有末端SiH基团的聚二甲基硅氧烷(71.64克,0.056当量的SiH)、56毫克稀释的KARSTEDT浓缩20%溶液(1克KARSTEDT浓缩20%溶液用99克二甲苯稀释)和9毫克4-甲氧基酚添加到配备搅拌器、滴液漏斗、温度计、N2入口和回流冷凝器的500毫升4颈烧瓶中,并在搅拌下加热至80℃。在此温度下,经30分钟的时间逐滴加入聚丙二醇-单烯丙醚(含有平均3个丙二醇单元)(6.55克,0.028当量的烯丙基)和Bisomer AA E 450MA(24.29克,0.039当量的烯丙基)的混合物。
在添加结束时,在80℃下继续搅拌直至在2小时后达到大于99%的转化率。每20分钟通过测定SiH值(碘值)来检查转化率。此后,加入9毫克2,6-二-叔丁基-4-甲基酚并通过在真空下蒸馏除去挥发物。所得反应产物是轻微浑浊的浅黄褐色液体。
NMR分析证实了预期结构。
GPC分析给出以下结果:Mn=1447g/mol、Mw=6077、Mw/Mn=4.2应用测试
制剂A的制备:
原材料 | 质量/g |
Laromer LR 8986 | 57.2 |
Ebecryl 210 | 10.2 |
HDDA | 26.5 |
Darocure 4265 | 6.1 |
总计 | 100.0 |
制剂B的制备:
在施加前不久加入Darocure 4265以防止制剂在储存过程中硬化。
试验程序
样品使用来自Erichsen的自动K-Lox Printing Proofer如下draw up在PET膜(公司:Pütz Folien,商品名Hostaphan GN 460)上:
-对于滑爽性测量和胶带剥离测量,用6μm螺旋刮刀
-对于流平评估,用12μm螺旋刮刀
湿涂层用UV bank"Aktiprint Mini"(120W/cm和皮带速度(belt speed)12m/min)在3次连续运行中硬化。
在24小时后,使用Thwing-Albert FP 2260测量胶带剥离和COF。
根据ASTM D3330测量胶带剥离性能。将(透明office Box 57404,长度大约24cm)手动胶粘到涂层上并用手指短暂按压。然后如所提到的ASTM方法中所述测量胶带剥离。除去仅一半的条以测量所谓的“即时胶带剥离(tape releaseimmediate)”。在24小时后使用相同方法除去另一半以测量所谓的“胶带剥离24h”。除去胶带所需的力值越低,添加剂的胶带剥离性质越好。
在其制备后立即以1(无泡沫)至6(非常多泡沫)的尺度目视判断液体涂料的起泡。
以1(非常好的流平)至6(非常差的流平)的尺度目视判断流平。
以1(清澈透明的膜)至6(不透明的浑浊膜)的尺度目视判断涂层的浊度。
试验结果
对制剂A获得以下结果:
对制剂B获得以下结果:
测量胶带剥离性质揭示了添加剂之间的最显著差异。所有3个本发明的实施例(实施例1、2和3)都表现出通过更低拉力的更有效剥离。
所有实施例都具有合理低的泡沫形成。
实施例1总体上表现出优异的相容性和非常有益的剥离性质的组合。
Claims (14)
1.一种改进辐射固化涂层的表面性质的方法,其包含向可辐射固化涂料组合物中加入基于可辐射固化涂料组合物的总重量计0.1至10.0重量%的具有聚硅氧烷主链和至少两个经由连接基连接到聚硅氧烷主链的甲基丙烯酰基的聚合物(A),其中连接基包含至少一个非环醚基团,并且其中聚硅氧烷主链经由Si-C键连接到连接基,并且其中聚合物(A)的制备方法包含
i)提供具有至少两个Si-H基团的聚硅氧烷主链,
ii)提供具有至少一个甲基丙烯酰基、一个烯丙基以及位于烯丙基和所述至少一个甲基丙烯酰基之间的至少一个非环醚基团的分子,和
iii)通过氢化硅烷化反应使Si-H基团与烯丙基反应以在聚硅氧烷主链i)和分子ii)之间形成共价键。
2.根据权利要求1的方法,其中改进的表面性质包含表面滑爽性、拒水性、去污性质、抗污垢附着性和胶带剥离性质的至少一种。
3.根据权利要求1或2的方法,其进一步包含将可辐射固化涂料组合物施加到基底上并通过暴露于光化辐射而固化所述组合物。
4.根据前述权利要求任一项的方法,其中所述可辐射固化涂料组合物进一步包含不同于聚合物(A)的可辐射固化粘合剂。
5.根据前述权利要求任一项的方法,其中聚合物(A)中的连接基互相独立地包含1至100个非环醚基团。
6.根据权利要求5的方法,其中所述非环醚基团是聚环氧烷基团。
7.根据权利要求6的方法,其中所述聚环氧烷基团包含聚环氧乙烷、聚环氧丙烷,以及环氧乙烷和环氧丙烷的共聚物的至少一种。
8.根据前述权利要求任一项的方法,其中聚合物(A)的聚硅氧烷主链包含式(I)-[0-SiR2]-的重复单元,其中R互相独立地代表具有1至30个碳原子的烃基。
9.根据权利要求7的方法,其中所述聚硅氧烷主链包含2至300个式(I)的重复单元。
10.根据前述权利要求任一项的方法,其中步骤i)中提供的聚硅氧烷主链是具有两个末端Si-H基团的聚二甲基硅氧烷。
11.根据前述权利要求任一项的方法,其中步骤i)中提供的聚硅氧烷主链是具有两个侧Si-H基团的聚二甲基硅氧烷。
12.根据前述权利要求任一项的方法,其中步骤ii)中提供的具有至少一个甲基丙烯酰基、一个烯丙基以及位于烯丙基和所述至少一个甲基丙烯酰基之间的至少一个非环醚基团的分子是烯丙氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯。
13.根据前述权利要求任一项的方法,其进一步包含向可辐射固化涂料组合物中加入具有聚硅氧烷主链和一个经由连接基连接到聚硅氧烷主链的甲基丙烯酰基的聚合物,其中连接基包含至少一个非环醚基团,并且其中聚硅氧烷主链经由Si-C键连接到连接基,并且其中聚硅氧烷主链进一步具有包含至少25摩尔%聚环氧丙烷的侧接或末端聚环氧烷链段。
14.根据权利要求13的方法,其进一步包含向可辐射固化组合物中加入具有聚硅氧烷主链和至少两个经由Si-C键连接到聚硅氧烷主链的的聚环氧烷链段的聚合物,所述聚环氧烷链段包含至少25摩尔%聚环氧丙烷。
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