[发明专利]一种水溶性UV固化含氟丙烯酸酯涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，更具体地说，涉及一种水溶性UV固化含氟丙烯酸酯涂料及其制备方法。

背景技术

随着温室效应、全球非可再生资源缺乏的问题突出，社会对环保要求的日益严格，促使了涂料工业朝着开发高性能、低污染的涂料品种的方向发展。传统溶剂型氟碳涂料由于在施工过程中需要添加溶剂，极易造成环境污染，使其应用推广受到限制。环境友好、VOC含量低的水性氟碳涂料逐渐成为研发热点。水性氟碳涂料由于氟碳树脂中C-F键极化率低、键长短、键能大等性质，使涂料具有优异的耐候性、耐酸碱性、耐强氧化剂性、耐沾污性及疏水疏油性，在国外已广泛地用于建筑、航空、石油化工、机械及家庭日用品、木器家具等领域。目前国内水性氟碳涂料发展虽有改善，但性能依然欠佳，如含氟单体难乳化、乳液不稳定、涂膜固化时间长，涂膜容易开裂起皱等问题突出。中国专利CN200710151764.0，公开一种具有超低表面能的含氟丙烯酸酯树脂，但树脂涂膜性能远不及溶剂型或高温固化粉末型含氟涂料。

UV固化技术由于具有固化时间短、设备简单、生产效率高、环保节能等优点倍受关注；随着其发展日益成熟，在涂料工业上逐渐推广，主要应用在丙烯酸环氧基及丙烯酸氨酯基的涂料中，数量较少的UV固化型的氟碳涂料也有报道，如中国专利CN200610171609.0，公开一种光固化氟碳涂料及其制备方法和用途。UV固化氟碳涂料由于含有不饱和键，在紫外光照射下发生交联反应，具有良好的化学性能及优异的机械性能，生产效率高，可降低能耗，但目前报道的UV固化含氟环氧树脂及含氟聚氨酯树脂都是溶剂型的，缺乏环保安全性。

因此，随着对环保要求日益严格，能源缺乏严重，氟碳涂料水性化且兼顾优良性能成为涂料技术研发热点，亟需开发出新型水溶性UV固化氟碳涂料树脂，并将其用于制备环保节能、综合性能良好的涂料产品。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有产品存在的不足，提供一种水溶性UV固化含氟丙烯酸酯涂料，该涂料涂膜具有良好的耐溶剂耐热性能，以及出色的机械性能。

本发明的要解决的另一技术问题在于提供所述水溶性UV固化含氟丙烯酸酯涂料的制备方法。

本发明是通过以下技术方案予以实现上述目的的：

提供一种水溶性UV固化含氟丙烯酸酯涂料，按重量份数计，所述涂料由以下组分组成：30～50份的水溶性UV固化含氟丙烯酸酯树脂、40～60份的去离子水、0.5～4份的光引发剂、5～15份的稀释剂、0.5～2份的成膜助剂、0.1～0.5份的消泡剂和0.1～1份的流平剂；

优选地，所述水溶性UV固化含氟丙烯酸酯涂料，按重量份数计，所述涂料由以下组分组成：45份的水溶性UV固化含氟丙烯酸酯树脂、50份的去离子水、1份的光引发剂、2.5份的稀释剂、0.5份的成膜助剂、0.5份的消泡剂和0.5份的流平剂；

优选地，所述的光引发剂为Darocur 2959、Darocur 1173或UV-500；

所述的稀释剂为单官能团或者多官能团的不饱和丙烯酸酯单体；单官能团的不饱和丙烯酸酯单体为丙烯酸酯羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯或丙烯酸羟丙酯；多官能不饱和丙烯酸酯单体为二缩丙二醇二丙烯酸酯或三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯；

所述成膜助剂为丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯、二丙二醇甲醚、三丙二醇甲醚、二异丙醇己二酸酯或醇酯十二；

所述的消泡剂为水溶性硅油、改性有机聚硅氧烷混合物或氨基硅油；

所述的流平剂为聚醚改性聚硅氧烷共聚物或聚醚改性丙烯酸类官能团聚二甲基硅氧烷物；

所述的水溶性UV固化含氟丙烯酸酯树脂为无规共聚物，分子量为8000～20000。

本发明同时提供所述水溶性UV固化含氟丙烯酸酯树脂的制备方法，包括如下步骤：

S1.以重量份数计，将20～30份的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯硬单体、15～25份的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯软单体、1～6份的丙烯酸或甲基丙烯酸、5～20份的含氟丙烯酸酯单体、10～20份的溶剂和0.5～4份的引发剂在90℃～130℃下经半滴定溶液聚合法合成含活性基团的含氟丙烯酸酯预聚物；

S2.向S1中所述预聚体中加入2～10份双官能团丙烯酸酯、0.05～0.2份阻聚剂和0.05～0.5份促进剂，在70℃～100℃下进行接枝反应；

S3.在双官能丙烯酸酯反应完成冷却过程中加入1～4份中和剂，搅拌0.5～1小时，即得所述水溶性UV固化含氟丙烯酸酯树脂。