[发明专利]一种运用pH响应性阳离子微凝胶降低光固化涂料收缩应力的方法

说明书

本发明公开了一种利用pH响应性阳离子微凝胶降低光固化涂料收缩应力的方法，属于光固化涂层领域。具体是在光固化涂料中添加pH响应性阳离子微凝胶，用于降低光固化涂料的固化收缩应力。在光固化涂料中，所述pH响应性阳离子微凝胶的添加量为光固化涂料质量1～10％的。添加微凝胶后，pH响应性阳离子微凝胶在pH为3‑7的环境下的粒径范围为300‑1500nm。同时，本发明利用实时红外‑流变联用技术测量其对光固化涂层体积收缩降低的影响，光固化涂料固化后材料的收缩应力降低近40％。

技术领域

本发明涉及一种运用pH响应性阳离子微凝胶降低光固化涂料收缩应力的方法，属于光固化涂层领域。

背景技术

光固化技术有着固化高效、环境友好、价格低廉等显著优点，在过去几十年里得到迅速发展，也在许多领域得到广泛应用。光固化树脂在快速的固化过程中，聚合前分子间较大的范德华力距离被聚合后较短的共价键长取代，造成聚合收缩。收缩的产生将会导致粘接材料附着力降低，尺寸不稳定，导致体系强度降低，出现裂纹、材料脱落等缺陷，因此开发一种新的技术来降低收缩应力问题，对扩大光固化树脂的应用至关重要。

在光固化树脂中加入填料，作为分散相，可以降低光固化体系中反应基团的浓度，分散集中的收缩应力，降低收缩。常用的填料有球状、针状、片层状和不规则状等，其中，球形填料微凝胶，由于其具有优异的各向同性，应用较为广泛。使用微凝胶降低光固化树脂的聚合收缩，经济实用，简单方便。

发明内容

为解决光固化涂料固化后涂层聚合收缩这一问题，本发明将一种pH响应性阳离子微凝胶加入到光固化涂料中降低其收缩应力，并通过流变测试实时监测固化过程中收缩应力的变化。将pH响应性阳离子微凝胶添加到光固化丙烯酸树脂体系中，通过该pH响应性阳离子微凝胶在酸性环境下发生体积膨胀，来缓冲补偿树脂光聚合产生的体积收缩，从而解决固化收缩应力的问题。

本发明的一个目的是提供一种pH响应性阳离子微凝胶在光固化涂料中的用途，在光固化涂料中添加pH响应性阳离子微凝胶，用于降低光固化涂料固化后涂层的收缩应力。

进一步的，在光固化涂料体系中，pH响应性阳离子微凝胶在pH为3-7环境下的粒径范围为300-1500nm。

进一步的，添加pH响应性阳离子微凝胶后，光固化涂料的收缩应力降低40％。

进一步的，所述光固化涂料按重量份计，由48.75份低聚物、48.75份活性单体、2.5份光引发剂组成。

进一步的，所述pH响应性阳离子微凝胶添加量按照质量计算为光固化涂料总质量的1-20％。

进一步的，所述光固化涂料中光引发剂由自由基光引发剂和阳离子光引发剂组成。

进一步的，所述光引发剂中自由基光引发剂与阳离子光引发剂的质量比例为1:4。

进一步的，所述在光固化涂料中添加pH响应性阳离子微凝胶的方法为：在容器中加入低聚物、活性单体、光引发剂和pH响应性阳离子微凝胶，在避光条件下以转速2000-3500rpm旋转2-10min，放入真空烘箱以除去气泡，得到混合均匀的包含pH响应性阳离子微凝胶的光固化涂料。

进一步的，所述光固化涂料中所述低聚物包括聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸树脂、聚醚丙烯酸酯、不饱和聚酯和丙烯酸酯官能化的聚丙烯酸树脂中的任意一种或多种，优选的，低聚物为聚氨酯丙烯酸酯。

进一步的，所述光固化涂料中所述活性单体包括结构中含有1个或1个以上丙烯酸酯基团，且数均分子量小于3000，黏度小于9000cp的丙烯酸酯类化合物，优选的，活性单体为二乙二醇二丙烯酸酯。