CN102850897A - 一种光固化亲水涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光固化亲水涂料，该涂料组分及质量百分比为：磺酸盐单体10～30%，光固化乳液30～70%，多官能活性稀释剂8～30%，光引发剂0.5～5%，助剂0.1～2%，溶剂余量，磺酸盐单体为同时含有磺酸盐基团和双键的可聚合单体。本发明回避了磺酸盐单体与光固化油性涂料体系相容性差这一难题，将亲水性强的磺酸盐单体加入光固化乳液中，提供了一种磺酸盐单体溶解性好的水性光固化涂料。
Description
技术领域
本发明涉及紫外光固化涂料技术领域，尤其涉及一种光固化亲水涂料及其制备方法。
背景技术
光固化涂料（photocurable coatings）是指在紫外线（Ultra-Violet）的辐照下，液态涂料中的光引发剂（Initiator）受激发变为自由基或阳离子，从而引发涂料中具有反应活性的物质（Oligomer或Monomer）间发生化学反应，最终导致体型结构的形成，从而使涂料固化；其主要应用在木器、纸张、塑料涂装、玻璃、金属材质、液晶饰板等材质表面。又可称光敏涂料，以紫外光为涂料固化能源的也称紫外光固化涂料。
光固化涂料是近年来兴起的一种节约能源、省资源、无公害、高效率的涂料新品种，利用光的能量引发涂料中的低分子预聚体或齐聚体及作为活性稀释剂的单体分子之间的聚合及交联反应，得到硬化漆膜；优点是固化时间短（几分之一秒到几分钟）、固化温度低、挥发分低。
磺酸盐单体对于亲水涂料的亲水特性往往起了决定性的作用，而在紫外光固化油性涂料体系中，磺酸盐单体的溶解性非常有限，不能很好地分散在涂料里，如中国专利一种紫外光固化防雾涂料组合物（CN101602913A）。
目前，需要一种磺酸盐单体的溶解性好的光固化涂料。
发明内容
本发明实施例回避了磺酸盐单体与光固化油性涂料体系相容性差这一难题，将亲水性强的磺酸盐单体加入光固化乳液中，提供了一种磺酸盐单体的溶解性好的光固化涂料。
为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
一种光固化亲水涂料，该涂料组分及质量百分比为：
磺酸盐单体 10～30%
光固化乳液 30～70%
多官能活性稀释剂 8～30%
光引发剂 0.5～5%
助剂 0.1～2%
溶剂 余量
所述磺酸盐单体为同时含有磺酸盐基团和双键的可聚合单体。
优选地，该磺酸盐单体为乙烯磺酸钠、烯丙基磺酸钠、甲基丙烯酸羟丙基磺酸钠、烯丙氧基羟丙磺酸钠中的至少一种。
优选地，该光固化乳液为环氧丙烯酸酯乳液、聚氨酯丙烯酸酯乳液、聚酯丙烯酸酯乳液中的至少一种。
优选地，该多官能活性稀释剂为三缩丙二醇丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、己二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、辛戊四醇三丙烯酸酯、丙烯酸异辛酯中的至少一种。
优选地，该光引发剂为2-甲基-2-羟基-1-苯基丙酮、1-羟基环己基苯乙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化磷、二苯甲酮、活性氨中的至少一种。
优选地，该助剂为流平剂或消泡剂中的至少一种。
优选地，该溶剂为乙酸丁酯、乙酸丙酯、乙酸乙酯、丙酮、丁酮、苯、甲苯、二甲苯、正丁醇、异丙醇、乙醇中的一种以上。
本发明还提供上述一种光固化亲水涂料的制备方法，准确称取依次加入所述磺酸盐单体、光固化乳液、多官能活性稀释剂、助剂和溶剂，混匀；再加入所述光引发剂，搅匀后即制得光固化亲水涂料。
与现有的技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、亲水性强：将亲水性强的磺酸盐单体加入丙烯酸体系的水性光固化乳液中，利用丙烯酸适宜的亲/疏水性质，在聚合物分离膜表面接枝了高度离子化的亲水性磺酸基团，显著地改善了聚合物分离膜的亲水性。改性后的分离膜的接触角明显下降，表明分离膜的亲水性大大提高，而且功能单体以化学键的形式固定在膜表面，因此亲水性可以长久保持。 本发明实施例制得的涂料样本测得初期接触角为2-9°，持续接触角为16-25°。
2、光固化性能强：磺酸盐单体含有双键，丙烯酸体系中含有的丙烯酸官能团也含有双键，双键易被受紫外光照激发的自由基引发断裂，使线性高分子瞬间交联成网状结构，且最大反应速率、固化膜的软化温度和Tg随双键浓度的增大而提高，具备优异的光敏性，具有较高的光固化速度。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下述实施例中，将该配方的光固化涂料涂装于铝箔表面的步骤如下：将该光固化亲水涂料辊涂于已有光固化底膜的铝箔表面，在100℃烘箱中放置8秒，然后用4KW的紫外灯辐射5秒即可。
初期接触角测试方法：切取3cm×7cm的膜片，测量其初期接触角。
持续亲水性测试方法：切取3cm×7cm的膜片，挂置于干湿循环机上，20℃下放置42h后取出，室温晾干后测量其表面亲水角。
本发明实施例将亲水性强的磺酸盐单体加入水性光固化乳液中，提供了一种磺酸盐单体的溶解性好的光固化涂料。以下为具体实施例。
实施例一、
| 物质 | 乙烯磺酸钠 | 环氧丙烯酸酯乳液（EA） | 三缩丙二醇丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯 | 2-甲基-2-羟基-1-苯基丙酮 | 流平剂 | 乙酸丁酯 |
| 质量（g） | 15 | 60 | 10 | 1 | 1.5 | 12.5 |
本实施例初期接触角为7°，持续接触角为20°。
实施例二、
| 物质 | 烯丙基磺酸钠 | 聚氨酯丙烯酸酯乳液（PUA）、聚酯丙烯酸酯乳液 | 三羟甲基丙烷三丙烯酸酯 | 1-羟基环己基苯乙酮 | 流平剂 | 乙酸丙酯 |
| 质量（g） | 25 | 45 | 15 | 0.5 | 1 | 13.5 |
本实施例初期接触角为7°，持续接触角为25°。
实施例三、
| 物质 | 甲基丙烯酸羟丙基磺酸钠、烯丙基磺酸钠 | 环氧丙烯酸酯乳液 | 三缩丙二醇丙烯酸酯 | 2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化磷 | 消泡剂 | 乙酸丁酯、乙酸丙酯 |
| 质量（g） | 20 | 30 | 20 | 5 | 1.5 | 23.5 |
本实施例初期接触角为5°，持续接触角为19°。
实施例四、
| 物质 | 烯丙氧基羟丙磺酸钠 | 聚酯丙烯酸酯乳液 | 己二醇二丙烯酸酯 | 2-甲基-2-羟基-1-苯基丙酮 | 消泡剂 | 乙酸乙酯 |
| 质量（g） | 10 | 70 | 10 | 3 | 2 | 5 |
本实施例初期接触角为6°，持续接触角为22°。
实施例五、
| 物质 | 乙烯磺酸钠、烯丙氧基羟丙磺酸钠 | 环氧丙烯酸酯乳液 | 新戊二醇二丙烯酸酯 | 活性氨、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化磷 | 流平剂 | 丙酮 |
| 质量（g） | 20 | 55 | 8 | 2 | 0.1 | 14.9 |
本实施例初期接触角为4°，持续接触角为17°。
实施例六、
| 物质 | 烯丙氧基羟丙磺酸钠 | 聚酯丙烯酸酯乳液 | 辛戊四醇三丙烯酸酯、己二醇二丙烯酸酯 | 2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化磷 | 消泡剂 | 丁酮 |
| 质量（g） | 30 | 20 | 30 | 4 | 0.25 | 15.75 |
本实施例初期接触角为2°，持续接触角为18°。
实施例七、
| 物质 | 甲基丙烯酸羟丙基磺酸钠 | 环氧丙烯酸酯乳液、聚氨酯丙烯酸酯乳液 | 丙烯酸异辛酯、己二醇二丙烯酸酯 | 1-羟基环己基苯乙酮 | 流平剂 | 苯 |
| 质量（g） | 29 | 10 | 25 | 3.5 | 0.35 | 32.15 |
本实施例初期接触角为3°，持续接触角为20°。
实施例八、
| 物质 | 烯丙基磺酸钠 | 聚氨酯丙烯酸酯乳液 | 辛戊四醇三丙烯酸酯 | 1-羟基环己基苯乙酮、二苯甲酮 | 消泡剂 | 甲苯 |
| 质量（g） | 22 | 50 | 17 | 4.5 | 0.75 | 5.75 |
本实施例初期接触角为5°，持续接触角为24°。
实施例九、
| 物质 | 甲基丙烯酸羟丙基磺酸钠、烯丙氧基羟丙磺酸钠 | 环氧丙烯酸酯乳液 | 三缩丙二醇丙烯酸酯 | 活性氨 | 消泡剂 | 二甲苯 |
| 质量（g） | 12 | 35 | 12 | 2.5 | 1.25 | 37.25 |
本实施例初期接触角为6°，持续接触角为25°。
实施例十、
| 物质 | 乙烯磺酸钠 | 聚酯丙烯酸酯乳液、环氧丙烯酸酯乳液 | 三羟甲基丙烷三丙烯酸酯 | 二苯甲酮 | 流平剂、消泡剂 | 正丁醇 |
| 质量（g） | 16 | 40 | 28 | 1.5 | 1.75 | 12.75 |
本实施例初期接触角为5°，持续接触角为20°。
实施例十一、
| 物质 | 甲基丙烯酸羟丙基磺酸钠 | 聚氨酯丙烯酸酯乳液 | 三缩丙二醇丙烯酸酯 | 活性氨 | 流平剂、消泡剂 | 异丙醇 |
| 质量（g） | 26 | 25 | 16 | 2.2 | 2 | 28.8 |
本实施例初期接触角为6°，持续接触角为23°。
实施例十二、
| 物质 | 烯丙基磺酸钠 | 聚酯丙烯酸酯乳液 | 己二醇二丙烯酸酯 | 1-羟基环己基苯乙酮 | 消泡剂 | 乙醇 |
| 质量（g） | 25 | 35 | 26 | 2 | 1 | 11 |
本实施例初期接触角为7°，持续接触角为21°。
以上对本发明实施例提供的一种光固化亲水涂料进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上可知，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种光固化亲水涂料，其特征在于，该涂料组分及质量百分比为：
磺酸盐单体 10～30%
光固化乳液 30～70%
多官能活性稀释剂 8～30%
光引发剂 0.5～5%
助剂 0.1～2%
溶剂 余量
所述磺酸盐单体为同时含有磺酸盐基团和双键的可聚合单体。
2.根据权利要求1所述的一种光固化亲水涂料，其特征在于，所述磺酸盐单体为乙烯磺酸钠、烯丙基磺酸钠、甲基丙烯酸羟丙基磺酸钠、烯丙氧基羟丙磺酸钠中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种光固化亲水涂料，其特征在于，所述光固化乳液为环氧丙烯酸酯乳液、聚氨酯丙烯酸酯乳液、聚酯丙烯酸酯乳液中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种光固化亲水涂料，其特征在于，所述多官能活性稀释剂为三缩丙二醇丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、己二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、辛戊四醇三丙烯酸酯、丙烯酸异辛酯中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种光固化亲水涂料，其特征在于，所述光引发剂为2-甲基-2-羟基-1-苯基丙酮、1-羟基环己基苯乙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化磷、二苯甲酮、活性氨中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种光固化亲水涂料，其特征在于，所述助剂为流平剂或消泡剂中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种光固化亲水涂料，其特征在于，所述溶剂为乙酸丁酯、乙酸丙酯、乙酸乙酯、丙酮、丁酮、苯、甲苯、二甲苯、正丁醇、异丙醇、乙醇中的一种以上。
8.如权利要求1所述的一种光固化亲水涂料的制备方法，其特征在于，准确称取依次加入所述磺酸盐单体、光固化乳液、多官能活性稀释剂、助剂和溶剂，混匀；再加入所述光引发剂，搅匀后即制得光固化亲水涂料。
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