CN102676030A

CN102676030A - 一种利用紫外光聚合低温制备uv塑料涂料的方法

Info

Publication number: CN102676030A
Application number: CN2012101508479A
Authority: CN
Inventors: 聂俊; 刘建伟; 马贵平
Original assignee: Changzhou Institute for Advanced Materials Beijing University of Chemical Technology
Current assignee: Changzhou Institute for Advanced Materials Beijing University of Chemical Technology
Priority date: 2012-05-15
Filing date: 2012-05-15
Publication date: 2012-09-19

Abstract

本发明涉及一种新型固化UV塑料涂料的新方法，属于紫外光固化的方法领域。该方法是将配制好的光聚合涂料置于-100~0℃的低温下，用30~1000mW/cm²的紫外光照射1~50min，得到低收缩的UV涂料。本发明方法易于控制，步骤简单，后处理操作简单，对环境无污染。

Description

一种利用紫外光聚合低温制备UV塑料涂料的方法

背景技术

传统UV涂料都是在常温进行固化，而冬天的时候室外温度往往都很低，这时进行的光聚合反应需要在低温下进行；宇航器的部分材料采用的是光固化技术，外太空环境下的气温往往很低，如果在外太空下修补宇航器也需要在低温下进行；而且一些基材对温度比较敏感，不能在高温环境工作，这时候就需要用低温光聚合来进行固化；此外光照过程中产生体积收缩对聚合物的形态、机械性能都有很大影响，自由基光聚合体积收缩比阳离子光聚合体积收缩大，也因此限制了自由基光聚合的应用。吕波等人研究了TEGDMA和0.5wt% HCPK体系如何在低温光聚合的过程中降低体积收缩率的问题。高霞等人研究了温度对光聚合体系双键转化率的影响。肖鸣等人研究了TEGDMA在-75℃到20℃温度范围的光聚合行为。戴明之等人研究了光引发剂浓度对丙烯酸体系紫外光聚合的影响。但目前为止，国内和国外低温下光聚合反应在基础方面的研究还比较少，低温下UV塑料涂料的报道则更少。

发明内容

本发明的目的旨在利用紫外光聚合的方法在低温环境下制备UV塑料涂料的新方法，该方法操作简单，易于控制，没有污染。

其特征在于包括以下过程：

在低温环境0℃到-100℃，先将光引发剂BP、651、907、ITX、1173、184、2959、369、TPO、819、CQ、784中的一种或多种配合物加入到稀释剂1,6-己二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇(400)二甲基丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸异冰片酯、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯、2(2-乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯、聚乙二醇(200)二丙烯酸酯、二季戊四醇五/六丙烯酸酯、丙烯酸异葵酯、二丙二醇二丙烯酸酯、丙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三官能团丙烯酸酯、2-苯氧基乙基甲基丙烯酸酯、三缩四乙二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、3-丙氧化丙三醇三丙烯酸酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯、三官能团酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二缩三乙二醇二甲基丙烯酸酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯或3-乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的一种或多种复配物中，加热溶解后，加入UV涂料中的主体树脂环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、丙烯酸树脂中的一种或两种复配物，三者的配比分别占质量比重为0.1%-5%；10%-70%；10%-90%，混合均匀后涂在塑料基材上，进行低温光聚合固化。

上述制备方法中光聚合单体为1,6-己二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇(400)二甲基丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸异冰片酯、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯、2(2-乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯、聚乙二醇(200)二丙烯酸酯、二季戊四醇五/六丙烯酸酯、丙烯酸异葵酯、二丙二醇二丙烯酸酯、丙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三官能团丙烯酸酯、2-苯氧基乙基甲基丙烯酸酯、三缩四乙二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、3-丙氧化丙三醇三丙烯酸酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯、三官能团酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二缩三乙二醇二甲基丙烯酸酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯或3-乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。

上述制备方法中引发剂为1173(2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮)、184(1-羟基-环己基-苯基甲酮)、2959(1-[4-(2-羟基羟乙基)-苯基]-2-甲基-1-丙烷)、TPO(2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化磷)、907(2-甲基-1-(4-甲硫基)苯基-2-吗琳基丙基-1-酮)、369(2-芐基-2-二甲基氨基-1-(4-吗琳芐基)丁酮)、651(安息香双甲醚)或819(苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化磷)。

上述制备方法中树脂为含有丙烯酸基团的环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、丙烯酸树脂。

上述制备方法中引发剂用量、稀释剂用量、树脂用量三者的配比分别占质量比重为0.1%-5%；10%-70%；10%-90%。

常用溶剂型涂料由于污染环境，固化时间长等，不符合趋势需要，传统紫外光固化由于是一种无溶剂环保涂料，正越来越受到广泛关注，应用范围也越来越广，但还存在一些问题，例如附着力不好，收缩严重等。本发明方法在这方面得到改善，具有以下有益效果：

1、本发明方法在-100~0℃的低温下进行光固化，拓宽了塑料基材的使用范围，为低温下紫外光聚合的研究奠定了基础。

2、北方冬季温度很低，传统溶剂型塑料涂料很难使用。本发明的低温光聚合塑料涂料可适应低温的外界环境。

3、宇航器在外太空下修补宇航器材料也需要在低温下进行，这时候用低温光聚合可以很好的解决这个问题。

4、对于很多塑料基材玻璃化转变温度很低，一般的光聚合都要放热，对塑料基材本身有伤害，本发明的方法可以克服这些问题。

具体实施方式

实施例1

取环氧树脂10g，聚氨酯34g，TMPTA（三羟甲基丙烷三丙烯酸酯）23g，TPGDA（二缩三乙二醇二甲基丙烯酸酯）12g，HDDA（1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯）3g，1173(2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮)3g，体系混合均匀涂在PC上，用500mW/cm²的紫外光对聚合体系照射10min，得到表面平整光滑的涂料。

实施例2

取改性环氧树脂15g，聚氨酯20g，TMPTA（三羟甲基丙烷三丙烯酸酯）10g，TPGDA（二缩三乙二醇二甲基丙烯酸酯）15g，HDDA（1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯）15g，1173(2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮)3g，BP 3g，体系混合均匀涂在PET上，用1000mW/cm²的紫外光对聚合体系照射20min，得到表面平整光滑的涂料。

实施例3

取环氧树脂46g，HDDA（1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯）45g，1173(2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮)4g，体系混合均匀涂在PC上，用30mW/cm²的紫外光对聚合体系照射15min，得到表面平整光滑的涂料。

实施例4

取聚氨酯30g，3-乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯5g，HDDA（1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯）33.7g，丙烯酸异冰片酯12.8g，1173(2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮)1.8g，BP 2.7g，体系混合均匀涂在PE上，用200mW/cm²的紫外光对聚合体系照射25min，得到表面平整光滑的涂料。

实施例5

取聚氨酯13g，四官能环氧树脂30g，2(2-乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯10g，二丙二醇二丙烯酸酯13g，1173(2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮)2g，BP 2g，体系混合均匀涂在PS上，用100mW/cm²的紫外光对聚合体系照射30min，得到表面平整光滑的涂料。

实施例6

取改性聚氨酯40g，TMPTA（三羟甲基丙烷三丙烯酸酯）20g，TPGDA（二缩三乙二醇二甲基丙烯酸酯）20g，1173(2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮)3g，体系混合均匀涂在PS上，用60mW/cm²的紫外光对聚合体系照射50min，得到表面平整光滑的涂料。

实施例7

取九官能聚氨酯49g，三官能聚氨酯29g，HDDA（1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯）16g，184光引发剂4g，体系混合均匀涂在PP上，用800mW/cm²的紫外光对聚合体系照射50min，得到表面平整光滑的涂料。

实施例8

取改性聚氨酯16g，聚醚丙烯酸酯26.5g，2(2-乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯15g，HDDA（1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯）33.7g，丙烯酸异冰片酯12.8g，369光引发剂3g，体系混合均匀涂在PA上，用1000mW/cm²的紫外光对聚合体系照射50min，得到表面平整光滑的涂料。

Claims

1.低温光聚合制备UV塑料涂料的新方法，其特征在于包括以下过程：

在低温环境0℃到-100℃，先将光引发剂BP、651、907、ITX、1173、184、2959、369、TPO、819、CQ、784中的一种或两种配合物加入到稀释剂1,6-己二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇(400)二甲基丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸异冰片酯、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯、2(2-乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯、聚乙二醇(200)二丙烯酸酯、二季戊四醇五/六丙烯酸酯、丙烯酸异葵酯、二丙二醇二丙烯酸酯、丙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三官能团丙烯酸酯、2-苯氧基乙基甲基丙烯酸酯、三缩四乙二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、3-丙氧化丙三醇三丙烯酸酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯、三官能团酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二缩三乙二醇二甲基丙烯酸酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯或3-乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的一种或两种复配物中，加热溶解后，加入UV涂料中的主体树脂环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、丙烯酸树脂中的一种或两种复配物，三者的配比分别占质量比重为0.1%-5%；10%-70%；10%-90%。

2.根据权利要求1的制备方法，其特征在于光聚合单体为1,6-己二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇(400)二甲基丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸异冰片酯，1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯、2(2-乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯、聚乙二醇(200)二丙烯酸酯、二季戊四醇五/六丙烯酸酯、丙烯酸异葵酯、二丙二醇二丙烯酸酯、丙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三官能团丙烯酸酯、2-苯氧基乙基甲基丙烯酸酯、三缩四乙二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、3-丙氧化丙三醇三丙烯酸酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯、三官能团酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二缩三乙二醇二甲基丙烯酸酯，2-苯氧基乙基丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯或3-乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。

3.根据权利要求1的制备方法，其特征在于所述的引发剂为1173(2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮)、184(1-羟基-环己基-苯基甲酮)、2959(1-[4-(2-羟基羟乙基)-苯基]-2-甲基-1-丙烷)、TPO(2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化磷)、907(2-甲基-1-(4-甲硫基)苯基-2-吗琳基丙基-1-酮)、369(2-芐基-2-二甲基氨基-1-(4-吗琳芐基)丁酮)、651(安息香双甲醚)或819(苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化磷)。

4.根据权利要求1的制备方法，其特征在于所述的树脂为含有丙烯酸基团的环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、丙烯酸树脂。

5.根据权利要求1的制备方法，其特征在于所述引发剂用量、稀释剂用量、树脂用量三者的配比分别占质量比重为0.1%-5%；10%-70%；10%-90%。