[发明专利]一种无味无毒的水性紫外光固化涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及化学合成无味无毒的水性紫外光固化涂料及方法。采用水溶性的不饱和聚酯树脂、不饱和聚酯酰胺脲树脂中的一种与聚酯丙烯酸酯树脂、环氧丙烯酸酯树脂、聚氨酯丙烯酸酯树脂中的一种或两种混合，以1173、184、TPO中的一种或几种为光引发剂，并加入助剂、水或乙醇水溶液，调配得到水性紫外光固化涂料。该类水性紫外光固化涂料与传统油性紫外光固化涂料相比，未添加甲苯等苯类衍生物稀释剂和醋酸丁酯等酯类稀释剂而以水或乙醇水溶液替代之，也未添加TPGDA、TMPTA等小分子有毒交联剂，极大降低VOC含量，符合“两型社会”要求。与现有常见水性环氧丙烯酸酯类和聚氨酯丙烯酸酯类紫外光固化涂料相比，具有高光、固化速度快、无需添加小分子有毒成膜助剂、成本较低的优点。可用作纸张上光油，也可用于塑料、木质家俱或地板、金属、玻璃等基材的涂装。用于纸张上光具有高光、防水、高附着力、耐磨、耐弯折的特点，用于塑料、木质家俱或地板、金属、玻璃则具有水性环保、装饰性强、高附着力、耐磨、透明的特点。该类水性紫外光固化涂料还有成本较低的优点。

技术背景

紫外线固化涂料(UVCC)是一种采用紫外线固化的高效节能环保型现代化涂料.UVCC被誉为具有″5E″特点的工业技术：高效、适应性广、经济、节能及环境友好。因此，UVCC固化技术被誉为面向21世纪的绿色工业新技术。UVCC的这些优点注定了其具有比传统热固性涂料广阔的多的市场前景。自1968年德国拜耳公司首先开发了光固化木器涂料，光固化技术实现了产业化，至今还不到40年，但其在全球发展势头迅猛，应用领域不断扩大，形成了一个庞大的产业[陈明，洪啸吟，紫外光固化涂料的进展，涂料工业，1999，12：30-36]。现在紫外光固化涂料在全球已得到很大的发展，进入了较为成熟的阶段。

常用的紫外光固化涂料主要由光活性齐聚物、活性稀释剂、光引发剂等组成。紫外光固化齐聚物从不饱和聚酯树脂发展到环氧丙烯酸酯树脂[徐超，曾志坚，紫外光固化环氧丙烯酸酯涂料的研究，广东化工，2006，33(2)：32-34]、聚氨酯丙烯酸酯树脂[杨春海，何卫东，谢文心，光固化聚氨酯丙烯酸酯涂料的合成及其性能研究，化工时刊，2006，30(4)：34-37]和聚酯丙烯酸酯。然而现有的光固化涂料绝大多数为油性光固化涂料，均需采用有毒的小分子易挥发的交联剂和甲苯等稀释剂，对环境造成污染。为减少甚至完全不用活性稀释剂，近几年来UV固化水性涂料的开发取得了重大的进展。用水代替反应性稀释剂可消除由于VOC水平过高而导致的污染和刺激等问题[顾斌，沈雪锋，王坚，魏忠华，水性UV涂料的研制，上海涂料，2005，43(12)：6-10]。与传统的油溶性U V光固化涂料相比，UV固化水性涂料可通过加水或传统的增稠剂、流变助剂等调节涂料的黏度和流变性能，适合于高效无害喷涂、幕涂、滚涂等多种涂装工艺；以水作为稀释剂，可降低固化膜的收缩率，有利于提高固化膜对底材的粘附性；可得到超薄固化膜；涂装设备、工具易于用水清洗。U V固化水性涂料由于其环境友好的优势，已为越来越多的人所重视，但同时它也存在一些不足之处，如固化时间一般较长、大多需加热固化、使用昂贵的水性光引发剂、光泽度低等，限制了它的应用领域。

紫外光固化水性涂料涂装具有高效、环保的优点。开发水溶性的、固化时间短的、光泽度高的、成本较低的新型紫外光固化水性涂料受到重视。发明人曾制备成功水溶性的不饱和聚酯酰胺脲树脂(发明专利：郭文迅，林日先。可降解的不饱和聚酯酰胺脲树脂及其合成方法，申请号200510032248.7，已授权)和不饱和聚酯树脂(发明专利：郭文迅，孙翔月。二聚酸改性的不饱和聚酯树脂及其合成方法，申请号200910043876.3，已公告)，这里拟采用水溶性的不饱和聚酯酰胺脲树脂和不饱和聚酯树脂中的一种与聚酯丙烯酸酯树脂、环氧丙烯酸酯树脂、聚氨酯丙烯酸酯树脂中的一种或两种混合，以1173、184、TPO中的一种或几种为光引发剂，并加入助剂、水或乙醇水溶液，调配得到水性紫外光固化涂料。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的缺陷，提出一种水性紫外光固化涂料及其制备方法，得到力学性能优异的、高光泽的、无味无毒的、成本较低的水性紫外光固化涂料，它固化后可用作纸张上光油，也可用于塑料、木器、金属、玻璃等基材的涂装。该紫外光固化水性涂料采用高效的紫外光固化成膜，以水或乙醇水溶液做稀释剂，未添加TPGDA、TMPTA等小分子有毒交联剂，极大降低VOC含量，水性环保，并具有高光、固化速度快、无需添加小分子有毒成膜助剂、成本较低的优点。