[发明专利]有机硅改性水性光固化环氧-丙烯酸涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机硅改性水性光固化环氧-丙烯酸涂料的制备方法，可用于罩面清漆，属于水性光固化领域。

背景技术

紫外光UV固化是一种先进的材料表面处理技术。紫外光固化涂料以其生产效率高、固化速度快、节能、涂膜性能较好等诸多优点，近年来获得了广泛的研究和应用。中国现己成为仅次于美国和日本的光固化原料和产品生产大国，光固化原材料中的活性稀释剂和光引发剂已大量出口。随着紫外光固化涂料大量推广，其弊端也逐渐暴露出来。紫外光固化涂料中的活性稀释剂和挥发性有机物对人体的损害和环境的污染也特别令人关注。因此，用水作为溶剂代替活性稀释剂水性光固化涂料应运而生。水性光固化因为挥发性有机物排放量低、不友好气味少、不易燃，涂装工艺和传统溶剂型涂料接近，备受到用户和厂家的青睐，因此水性光固化涂料将逐渐取代传统的溶剂型光固化涂料。因此，水性光固化涂料成为工业界和学术界研究的热点。

环氧树脂具有优异的粘接性能、耐磨性能、机械性能、电绝缘性能、化学稳定性能、耐高低温性能以及收缩率低、加工成型和成本低廉等优点，由于纯环氧树脂固化物具有较高的交联结，制品存在易发脆和抗冲击韧性差等缺点，难以满足工程技术的使用要求，限制了环氧树脂工业的发展。此外，环氧树脂没有不饱和基团，无法进行光固化，限制环氧树脂在光固化领域的。运用常见的方法是用丙烯酸进行改性，在环氧树脂的两端引入不饱和的双键，合成出光固化环氧丙烯酸酯树脂，可以实现低温固化，是目前常用的水性光固化树脂之一。但水性光固化环氧丙烯酸酯也存在耐水性、力学性能不好等缺点。因此，水性光固化环氧丙烯酸酯树脂仍然需要通过研究去改善。

有机硅氧烷由于易与羧基、羟基等功能基团发生反应，因而常被引入聚合物实现交联，近年来，科研人员在结合有机硅和环氧丙烯酸树脂的改性方面进行了多项的研究和应用得到了许多性能优良的材料。这类材料克服了有机硅氧烷机械性能差的缺点，也弥补了水性光固化环氧丙烯酸酯也存在耐水性、力学性能差的不足。

发明内容

本发明提供了一种有机硅改性水性光固化环氧-丙烯酸涂料及其制备方法，它解决了水性光固化环氧丙烯酸酯树脂耐水性、力学性能不好等技术问题，它是一款真正零VOC的水性光固化预聚物，改善水性光固化环氧丙烯酸酯树脂的耐水性以及硬度、附着力、摆杆硬度等力学性能。

本发明技术方案如下：

一)方案-：

一种有机硅改性水性光固化环氧-丙烯酸涂料，其特征在于：它由下述重量配比的原料制备而成：

进一步，所述的所述的环氧树脂为E-44、E-54、E51的一种。

进一步，所述的不饱和酸酐为马来酸酐和顺四氢苯酐的一种。

进一步，所述的有机硅单体为KH-186，KH1871，KH1872的一种。

进一步，所述的水性光引发剂为Irgacure500、Irgacure1173、Irgacure754的一种。

进一步，所述的阻聚剂为对苯二酚、对羟基苯甲醚以及甲基氢醌的一种。

二)方案二：一种有机硅改性水性光固化环氧-丙烯酸涂料，它由上述重量配比的原料按照以下依序进行的步骤制备而成：

1)制备环氧丙烯酯预聚物：

在反应器中，在室温下，加入45.4-49.4份环氧树脂和0.4-0.6份的阻聚剂，然后调整转速为200-350rmp，升温至75-85℃时，然后，缓慢滴加15.84-18.72份丙烯酸和0.4-0.6份N，N-二甲基苯胺，滴加时间为0.5-lh，滴加完毕后升温至86-90℃，然后每隔半个小时取样测定酸值，直到酸值为3-5mgKOH/g时，降温，得到环氧丙烯酸预聚体；

2)制备不饱和酸酐改性环氧丙烯酯预聚物：

将步骤1)制得的反应体系的温度降温至50-60℃时，保持上述转速，加入21.58-25.5份不饱和酸酐、0.34-0.4份的N，N-二甲基苯胺和0.34-0.4份的阻聚剂，搅拌10-20min，升高温度到60-70℃，然后测定体系的酸值，直到酸值达到理论值时降温，得到顺酐改性环氧丙烯酯预聚物；

3)有机硅改性水性光固化环氧-丙烯酸预聚物的制备：

将步骤2)制得的反应体系的温度降温至25-35℃，保持上述转速，缓慢滴加12.98-15.34份有机硅单体，滴加时间为0.5-lh，滴加完毕后升温至80-90℃，保温反应1-2h；