[发明专利]一种UV固化涂料用环氧丙烯酸酯及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及涂料领域，特别涉及一种UV固化涂料用环氧丙烯酸酯及其制备方法。

背景技术

随着全球对环境保护的日益重视和绿色化工技术的发展，UV固化涂料引起人们的广泛关注。环氧丙烯酸酯树脂是目前国内UV固化产业内消耗量最大的一类光固化涂料。具有光固化反应速率快，固化物硬度和拉伸强度大，膜层光泽度高，耐化学品腐蚀性能优异等优点。但是，环氧丙烯酸酯树脂常温下粘度很高（通常超过100Pa·s），非常不利于涂展，从而影响固化效果，因此需要加入大量的活性稀释剂调节粘度以满足涂料的工艺要求。比较常用的活性稀释剂有三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯（TPGDA）和1,6-己二醇二丙烯酸酯。值得指出，这些传统活性稀释剂的使用存在两个突出的问题：其一是它们具有很高的挥发性、易燃、对人身体有害；其二，它们在降低环氧丙烯酸酯树脂粘度的同时，也降低了环氧丙烯酸酯树脂的耐热性和韧性，不能满足尖端领域对高性能UV固化树脂的要求。

近年来，为了克服现有传统稀释剂的不足，人们尝试合成新型的稀释剂。例如，Wengfang Shi等人报道了超支化聚氨酯丙烯酸酯，以期作为环氧丙烯酸酯树脂的活性稀释剂。但是研究发现，随着超支化聚氨酯丙烯酸酯含量的增加，环氧丙烯酸酯树脂的玻璃化转变温度逐渐降低，牺牲了环氧丙烯酸酯树脂原有的耐热性(参见文献（1）Gang Xu, Yongbin Zhao, Wengfang Shi. Properties and morphologies of UV-cured epoxy acrylate blend films containing hyperbranched polyurethane acrylate/hyperbranched polyester, Journal of Polymer Science: Part B: Polymer Physics, 2005, 43: 3159–3170.（2）Fenfen Bao, Wenfang Shi. Synthesis and properties of hyperbranched polyurethane acrylate used for UV curing coatings, Progress in Organic Coatings, 2010, 68: 334-339.) 。有文献报道了以超支化聚硅氧烷作为活性稀释剂以降低环氧丙烯酸酯粘度的方法，但当加入质量分数超过20%，就会发生明显的分相行为，从而导致材料的韧性下降（参见文献Ping Liu, Aijuan Gu, Guozheng Liang, Qingbao Guan, Li Yuan. Preparation and properties of novel high performance UV-curable epoxy acrylate/hyperbranched polysiloxane coatings. Progress in Organic Coatings,doi:10.1016/j.porgcoat.2011.11.026）。综上所述，通过加入稀释剂来降低环氧丙烯酸树脂粘度的研究需要考虑多种因素，目前还需展开许多工作。

为了解决研发稀释剂遇到的种种问题，人们也尝试本征型环氧丙烯酸酯树脂的研发。Chun-Pin Lin等人利用异氰酸酯基与环氧丙烯酸酯侧链上的羟基反应，制备了新型改性环氧丙烯酸酯。该树脂聚合收缩率显著降低，但是粘度仍然很大，需要与活性稀释剂配合使用，以获得合适的涂装粘度（参见文献Chia-Yin Chen, Chih-Kai Huang, Shih-Pin Lin, Jin-Lin Han, Kuo-Huang Hsieh, Chun-Pin Lin. Low-shrinkage visible-light-curable urethane-modified epoxy acrylate/SiO₂ composites as dental restorative materials, Composites Science and Technology, 2008, 68: 2811-2817.）。

因此，对环氧丙烯酸酯结构设计有待进一步合理化，研发一种本征型的新型UV固化环氧丙烯酸酯及其制备方法具有重要的应用价值。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种粘度低、耐热性高、柔性佳和耐水性好，且具有适用性广、操作工艺简单的UV固化涂料用环氧丙烯酸酯及其制备方法。