[发明专利]一种高表面硬度的杂化聚氨酯丙烯酸酯UV涂料

说明书

本发明公开了一种高表面硬度的杂化聚氨酯丙烯酸酯UV涂料，包括如下组分：聚氨酯丙烯酸酯低聚物、改性二氧化硅、活性稀释剂、光引发剂、助剂或杂化聚氨酯丙烯酸酯低聚物、活性稀释剂、光引发剂、助剂；所述的杂化聚氨酯丙烯酸酯低聚物为采用原位溶胶‑凝胶法将二氧化硅前驱体在聚氨酯丙烯酸酯低聚物体系中制得的原位水解聚合产物。本发明通过制备透明的二氧化硅纳米粒子并对其改性处理使之与紫外光固化树脂体系匹配，提高了二氧化硅粒子与光固化树脂体系的相容性；本发明杂化聚氨酯丙烯酸酯UV涂料具有较低的粘度和较低的无机组分添加量，制备的涂层具有优异的硬度和耐磨性，在地板等家具领域和其他耐磨领域的应用具有极大价值。

技术领域

本发明属于光固化树脂和涂料领域，涉及一种高表面硬度的杂化聚氨酯丙烯酸酯UV涂料，特别涉及利用改性二氧化硅纳米粒子和光固化聚氨酯丙烯酸酯树脂制备的具有高表面硬度的杂化聚氨酯丙烯酸酯树脂UV涂料。

背景技术

紫外光固化涂料具有5E的特点，是一种环保高效的涂料。近年来，紫外光固化涂料在包装、家具、电子和汽车涂料等领域内得到了广泛的应用。传统的光固化树脂主要由可光固化的丙烯酸酯基团与聚氨酯、环氧树脂进行接枝反应得到。光固化树脂主要由有机组分构成，导致其制成涂层后硬度和耐磨性较低，阻碍了光固化树脂在一些领域的应用。如在木地板领域，由于常规的聚氨酯丙烯酸酯具有较低的硬度和耐磨性，导致地板表面的光泽和质感很快损失，降低了木地板的使用寿命。

目前，增加光固化树脂硬度和耐磨性主要有两种策略。其一、在光固化体系中引入高官能度的单体，增加光固化树脂的交联密度，从而增加涂层的硬度和耐磨性。但是加入高官能度组分会导致体系黏度增大，不利于储存和施工；此外，引入高官能度基团还会产生涂膜发脆和附着力降低等问题。其二、在光固化树脂体系中引入无机组分，通过有机无机复配的方式制备出纳米杂化光化涂层。一般而言，在光固化树脂体系直接加入无机填料就可以提高涂层的硬度和耐磨性，但是无机填料在光固化树脂体系中的分散性和沉降难以解决。这会导致以下三方面的问题。第一，填料体系一般具有较大的粒径，其密度比光固化树脂大，导致无机颗粒在树脂体系中快速沉降，通过直接添加填料来增加光固化涂料的硬度和耐磨性并不适用；第二，理论上，纳米无机填料在光固化树脂体系中的沉降速率可以忽略不计，但是由于纳米粒子具有极高的表面能，导致其在树脂体系中难以分散，导致粒子形成聚集体，从而导致体系失稳；第三，一般而言，需要在光固化树脂体系中加入大量的无机组分才能得到具有较佳硬度和耐磨性的光固化涂料，通常会导致体系黏度增大和无机填料在体系中分相，导致出现涂层缺陷和涂层附着力降低。如何通过纳米杂化的方法，得到具有高表面硬度和高耐磨性的光固化涂料，一直是该领域内的研究热点和技术难点。

发明内容

本发明的目的是针对无机填料在光固化树脂体系中的分散性和沉降问题，提供一种可紫外光固化纳米杂化聚氨酯丙烯酸酯体系，该树脂体系具有较低的粘度和较低的无机组分添加量，在充分光固化之后，涂层具有极高的表面硬度和耐磨性。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种高表面硬度的杂化聚氨酯丙烯酸酯UV涂料，包括如下重量百分比的组分：

所述的聚氨酯丙烯酸酯低聚物、改性二氧化硅和活性稀释剂之和为100％，光引发剂、助剂以聚氨酯丙烯酸酯低聚物、改性二氧化硅和活性稀释剂的总量为基准外加。

或

所述的杂化聚氨酯丙烯酸酯低聚物和活性稀释剂之和为100％，光引发剂、助剂以杂化聚氨酯丙烯酸酯低聚物和活性稀释剂的总量为基准外加。

所述的聚氨酯丙烯酸酯低聚物的分子量为500～20000。