[发明专利]一种有机硅改性的水性UV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的水性UV涂料及其制备方法，属于环保涂料技术领域。

背景技术

传统的溶剂型涂料主要是由填料、连结料、有机溶剂和助剂组成，VOC（挥发性有机化合物）排放量大，环境污染严重，对空气质量、包装内容物及人体健康造成了巨大威胁。水性涂料采用水作为溶剂，取代了有机溶剂，明显减少了VOC排放量，能防止大气污染，不影响人体健康，涂料综合性能好，广泛用于汽车、电子、家具和包装印刷等行业。UV固化涂料主要包括预聚物、光引发剂、颜料、活性稀释剂及助剂，因其具有固化速率快，对环境污染小，固化产物性能好，适合于高速自动化生产的优点，应用范围日益扩大。但目前UV固化涂料中活性稀释剂的加入对人体有不同程度的刺激性和毒性，并不是完全的环境友好型产品。随着科学技术的发展及人们生活水平的提高，“绿色环保”成为当今时代发展的主题，一种新型的环保涂料，即水性UV固化涂料应运而生，成为当前应用开发的热点。

水性UV固化涂料结合了水性涂料及UV固化涂料的优点，近年来得到迅速发展，也将是未来环境友好型涂料的主要发展方向之一。其优点主要有如下几个方面：

（1）不必借助活性稀释剂来调节黏度，可解决VOC及毒性、刺激性的问题；

（2）水性体系可以更方便的调节涂料黏度和流变性；

（3）易于得到光固化前的无粘性干膜，保证固化膜的光洁度，简化了防尘操作，且固化前墨膜已可指触，可堆放和修理，干膜的机械刮伤也易于修补；

（4）可得到超簿型固化膜；

（5）适用于喷涂、辊涂、刷涂等通用的涂布方式且设备易于清洗；

（6）具有阻燃性，大大降低了火灾的危险；

（7）水性UV固化涂料由于其体系的黏度与预聚物的相对分子质量无关（只与固含量有关），且不必加入低分子的活性稀释剂，从而解决了传统光固化涂料不能兼顾硬度和柔韧性这两者的问题。

目前这方面的专利主要有CN 101659785 B、CN 101659809 A、CN 102030884 A、CN 102241914 A和CN 102153914 A，公开了利用亲水性单体在涂料连结料中引入大量极性基团及不饱和双键，得到水性UV固化体系。这种体系采用水作为溶剂来代替活性稀释剂，解决环境问题的同时综合了水性涂料和UV固化涂料的优点。但是，水性UV固化涂料仍存在以下一些不足之处：

（1）水性UV固化涂料亲水性好，耐水性相对较差；

（2）水性UV固化涂料中的连结料，如聚氨酯丙烯酸酯或环氧丙烯酸酯等聚合物，通常采用“一步法”合成，微观反应过程不易控制，制成的涂料稳定性较差；

（3）光泽度、硬度、附着力、耐老化、耐磨损性等综合性能与溶剂型涂料相比还有较大差距。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有水性UV固化涂料存在的不足，提供一种耐水性能优良、稳定性好、耐老化及耐溶剂性优良、附着力及耐磨损性能优异的有机硅改性的水性UV涂料。

本发明的另一目的在于提供上述有机硅改性的水性UV涂料的制备方法。

为实现本发明的目的，采用如下技术方案：

一种有机硅改性的水性UV涂料，包含下述质量百分含量的组分：有机硅改性的超支化丙烯酸酯30～55%，填料20～50%，光引发剂1～10%，助剂0～3%，水5～30%。

所述的有机硅改性的超支化水性聚氨酯丙烯酸酯优选通过包括如下步骤的方法制备：

（1）在氮气保护，将聚酯二元醇或聚醚二元醇、羟基硅油、二异氰酸酯及催化剂加入到反应容器中，在40～60℃温度范围内搅拌反应1～3h，得到溶液A；所述的羟基硅油与二元醇（聚酯二元醇或聚醚二元醇）的物质的量的比n(羟基硅油)/n(聚酯二元醇或聚醚二元醇)=1:1～4，二异氰酸酯与二元醇和羟基硅油的物质的量的比n(二异氰酸酯)/n(二元醇和羟基硅油)=1:1～3，催化剂的质量百分含量为0.01～0.1%。

（2）向上述A溶液中加入多羟基羧酸，在70～80℃温度范围内反应1～2h，得到溶液B；B溶液中多羟基羧酸的质量百分含量为2～12%。