紫外光固化涂料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及涂料领域，特别涉及一种紫外光固化涂料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 水性涂料具有无毒、无污染、无刺激、涂膜性能优良、节省能源、生产安全等优点， 响应了二十一世纪高效、节能、绿色和环保的时代主题。目前，水性涂料大多采用线性聚合 物作为主要材料，线性聚合物具有许多优异的性能，但是存在固化速度慢的缺点。
[0003] 将水性涂料和光固化涂料技术结合起来，可以有效利用光固化技术固化速度快的 优点，得到施工方便、各项性能较优的水性紫外光固化涂料。
[0004] 然而，现有的水性紫外光固化涂料因在户外阳光曝晒下，漆膜很快黄变、粉化;若 在建筑上使用水性紫外光固化涂料，还会造成建筑表面裸露腐蚀，从而降低建筑物的耐久 性。
【发明内容】
[0005] 基于此，有必要提供一种能够制备出具有较好的性能的紫外光固化涂料的方法。
[0006] 此外，还提供一种紫外光固化涂料。
[0007] 在保护性气体的环境下，将二异氰酸酯与1，4-环己基二甲醇混合，于60~80°C反 应1~3小时，得到改性的二异氰酸酯，其中，所述1，4_环己基二甲醇与所述二异氰酸酯的摩 尔比为1:2;
[0008] 在所述改性的二异氰酸酯中加入二元醇，于60~80°C搅拌反应2~4小时，得到第 一反应液，其中，所述二元醇与所述改性的二异氰酸酯的摩尔比为1:2~6;
[0009] 在所述第一反应液中加入多羟基羧酸和催化剂，于70~80°C搅拌反应1~2小时， 得到第二反应液，其中，所述多羟基羧酸与所述改性的二异氰酸酯的摩尔比为0.1~0.3:1;
[0010] 于50~60°C的条件下，将所述第二反应液和扩链剂混合，进行扩链反应2~3小时， 得到第三反应液，其中，所述扩链剂与所述改性的二异氰酸酯的摩尔比为0.1~0.3:1; [0011]于50~60°C的条件下，在所述第三反应液中加入羟基丙烯酸酯和阻聚剂进行封 端，反应1小时后，升温至70~85°C，然后加入丙酮，继续反应2小时，得到第四反应液，其中， 所述羟基丙烯酸酯与所述改性的二异氰酸酯的摩尔比为〇. 2~0.6:1;及
[0012] 于40~50°C的条件下，在所述第四反应液中加入三乙胺，反应0.5~1.0小时，接着 降温至30~40°C，得到聚氨酯丙烯酸酯预聚体，其中，所述三乙胺与所述多羟基羧酸的摩尔 比为1~1.5:1;
[0013] 在持续搅拌的条件下，将去离子水加入到所述聚氨酯丙烯酸酯预聚体中，继续搅 拌乳化分散30~40分钟，经冷却，得到聚氨酯丙烯酸酯分散体，其中，所述聚氨酯丙烯酸酯 预聚体与所述去离子水的质量比为30~50:40~60;
[0014] 按照质量份数包括如下组分:所述聚氨酯丙烯酸酯分散体75~90份、填料5~20 份、光引发剂2~6份、流平剂0.1~1份、分散剂0.1~1份及消泡剂0.1~1份;及
[0015] 将所述聚氨酯丙烯酸酯分散体、所述填料、所述光引发剂、所述流平剂、所述分散 剂和所述消泡剂混合，搅拌分散15~30分钟，得到紫外光固化涂料。
[0016] 在其中一个实施例中，所述二异氰酸酯选自二甲苯二异氰酸酯、二环己基甲烷二 异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、对苯二亚甲基二异氰酸酯、己二异氰酸酯及异佛尔酮二异 氰酸酯中的至少一种。
[0017]在其中一个实施例中，所述二元醇选自聚醚二元醇、聚己内酯二元醇及聚碳酸酯 二元醇中的至少一种。
[0018] 在其中一个实施例中，所述多羟基羧酸为二羟甲基丙酸及二羟甲基丁酸中的至少 一种。
[0019] 在其中一个实施例中，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡;其中，所述催化剂与所述 多羟基羧酸的质量比为〇. 1~1:3~8。
[0020] 在其中一个实施例中，所述羟基丙烯酸酯选自甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯、 季戊四醇三丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丙酯及三羟甲基丙烷二丙烯酸酯中的 至少一种;所述阻聚剂为对甲氧基苯酚，所述阻聚剂与所述羟基丙烯酸酯的质量比为为0.1 ~0·5:20~60〇
[0021 ]在其中一个实施例中，还包括所述扩链剂的制备步骤：
[0022]将季戊四醇三丙烯酸酯、甲氧基苯酚和丙酮混合，于45°C的条件下，加入异佛尔酮 二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡，然后于50~60°C反应1~3小时，得到第一混合液;将三羟 甲基丙烷的丙酮溶液加入所述第一混合液中，于60~75°C反应直至异氰酸根离子消失，得 到含双键的二元醇单体，其中，所述季戊四醇三丙烯酸酯、所述异佛尔酮二异氰酸酯和所述 三羟甲基丙烷的摩尔比为1:1:1。
[0023]在其中一个实施例中，所述填料选自二氧化硅、二氧化钛、三氧化二铝、滑石粉及 云母粉中的至少一种。
[0024]在其中一个实施例中，所述于50~60°C的条件下，在所述第三反应液中加入所述 羟基丙烯酸酯和所述阻聚剂进行封端，反应1小时后，升温至70~85°C，然后加入所述丙酮 的步骤中，所述丙酮的添加质量为所述第三反应液、所述羟基丙烯酸酯和所述阻聚剂的总 质量的3~10%。
[0025] -种由上述紫外光固化涂料的制备方法制备得到的紫外光固化涂料。
[0026] 上述紫外光固化涂料的制备方法操作简单，易于工业化生产。上述紫外光固化涂 料通过1，4_环己基二甲醇对二异氰酸酯改性，在聚氨酯分子链中引入1，4环己基二甲醇对 二异氰酸酯改性，继续与二元醇、多羟基羧酸，羟基丙烯酸酯单体反应，合成了一种新型的 聚氨酯丙烯酸酯，由于1，4环己基二甲醇的结构对称性，且配合加入扩链剂，使得上述紫外 光固化涂料具有良好热稳定性、透明性、耐冲击性、耐磨伤性及较好的硬度等优点。
【附图说明】
[0027] 图1为一实施方式的紫外光固化涂料的制备方法的流程图。
【具体实施方式】
[0028] 下面主要结合附图及具体实施例对紫外光固化涂料及其制备方法作进一步详细 的说明。
[0029] 如图1所示，一实施方式的紫外光固化涂料的制备方法，包括如下步骤：
[0030] 步骤S110:在保护性气体的环境下，将二异氰酸酯与1，4-环己基二甲醇混合，于60 ~80°C反应1~3小时，得到改性的二异氰酸酯。
[0031 ] 其中，1，4_环己基二甲醇与二异氰酸酯的摩尔比为1:2。
[0032]其中，保护性气体可以为氮气或惰性气体。
[0033]其中，二异氰酸酯选自二环己基甲烷二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、对苯二亚 甲基二异氰酸酯、己二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯及二环己基甲烷二异氰酸酯中的至 少一种。
[0034] 步骤S120:在改性的二异氰酸酯中加入二元醇，于60~80°C搅拌反应2~4小时，得 到第一反应液。
[0035] 其中，二元醇选自聚醚二元醇、聚己内酯二元醇及聚碳酸酯二元醇中的至少一种。
[0036] 其中，二元醇与改性的二异氰酸酯的摩尔比为1:2~6。
[0037]步骤S130:在第一反应液中加入多羟基羧酸和催化剂，于70~80°C搅拌反应1~2 小时，得到第二反应液。
[0038]其中，多羟基羧酸与改性的二异氰酸酯的摩尔比为0.1~0.3:1。
[0039 ]其中，多羟基羧酸选自二羟甲基丙酸及二羟甲基丁酸中的至少一种。
[0040]其中，催化剂为二月桂酸二丁基锡。其中，催化剂与多羟基羧酸的质量比为0.1~1 :3 ~8〇
[0041 ]步骤S140:于50~60°C的条件下，将第二反应液和扩链剂混合，进行扩链反应2~3 小时，得到第三反应液，其中，所述扩链剂与所述改性的二异氰酸酯的摩尔比为0.1~0.3: 1；
[0042]其中，扩链剂为含双键的二元醇单体。
[0043]具体的，扩链剂可通过如下制备步骤制备得到:将季戊四醇三丙烯酸酯、甲氧基苯 酚和丙酮混合，于45°C的条件下，加入异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI)和二月桂酸二丁基锡 (DBTAL)，然后于50~60°C反应1~3小时，得到第一混合液;将三羟甲基丙烷(TMP)的丙酮溶 液加入第一混合液中，于60~75°C反应直至异氰酸根离子消失，得到含双键的二元醇单体。 其中，季戊四醇三丙烯酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和三羟甲基丙烷的摩尔比为1:1:1。