CN104877554A - 一种用于金属的光固化涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于金属的光固化涂料，涉及涂料领域。该涂料按重量份数计，由以下组分制成：聚氨酯丙烯酸酯35-60份、聚丙烯酸酯20-40份、甲氧基聚乙二醇单甲基丙烯酸酯5-10份、活性稀释剂5-15份、自由基聚合光引发剂3-12份、助引发剂3-15份、助剂2-6份；助剂由以下组分制成，按重量份数计：150目的凹凸棒石黏土5-10份、1mol/L的盐酸30-60份、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷1-5份、甲苯70-95份、钛白粉5-12份、柠檬精油0.1-0.5份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯3-9份、新戊二醇二丙烯酸酯4-10份、醋酸丁酯18-26.5份。本发明还提供了一种制备上述涂料的方法。

Description

一种用于金属的光固化涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料领域，具体而言，涉及一种用于金属的光固化涂料及其制备方法。

背景技术

金属腐蚀给社会发展带来巨大的经济损失和危害，据统计每年因腐蚀报废的金属材料相当于当年金属产量的20%以上，约占国民生产总值的4.2%。因此，金属的防腐蚀处理在国民经济领域扮演着十分重要的角色。涂料防腐蚀技术则是众多防腐蚀技术中最经济、应用最广泛的保护方法。而光固化涂料凭借其能量利用率高、适用热敏基材、无污染、成膜速度快、涂膜质量高等特点，被广泛应用于金属的涂装。

然而，现有的用于金属的光固化涂料涂覆后，涂膜的防腐蚀性能较差，硬度和柔韧性也较差。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种用于金属的光固化涂料及其制备方法，以改善现有的涂料涂覆后，形成的涂膜的防腐蚀性能、硬度以及柔韧性较差的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于金属的光固化涂料，按重量份数计，由以下组分制成：聚氨酯丙烯酸酯35-60份、聚丙烯酸酯20-40份、甲氧基聚乙二醇单甲基丙烯酸酯5-10份、活性稀释剂5-15份、自由基聚合光引发剂3-12份、助引发剂3-15份、助剂2-6份；

所述助剂由以下组分制成，按重量份数计：150目的凹凸棒石黏土5-10份、1mol/L的盐酸30-60份、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（Kh-570）1-5份、甲苯70-95份、钛白粉5-12份、柠檬精油0.1-0.5份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯3-9份、新戊二醇二丙烯酸酯4-10份、醋酸丁酯18-26.5份。

优选地，上述的用于金属的光固化涂料中，所述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、各类乙氧化物或丙氧化衍生物中的至少一种。

优选地，上述的用于金属的光固化涂料中，所述助引发剂为三乙醇胺或三异丙醇胺或4-二甲氨基-苯甲酸乙酯。

本发明还提供了一种制备上述用于金属的光固化涂料的方法，包括以下步骤：

a.按量称取聚氨酯丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇单甲基丙烯酸酯，并将上述组分放入反应釜中，混合均匀，加热至70-90℃；

b.按量称取助剂的各组分，配制助剂；

c.将活性稀释剂、助引发剂以及配制好的助剂加入到反应釜中，搅拌0.5-1h；

d.降温至40-50℃，加入自由基聚合光引发剂，搅拌0.5h，冷却至室温。

本发明提供的涂料的制备方法步骤简单，制备方便，工业生产可操作性强。

优选地，上述的制备用于金属的光固化涂料的方法中，包括以下步骤：

a.按量称取聚氨酯丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇单甲基丙烯酸酯，并将上述组分放入反应釜中，混合均匀，加热至85℃；

b.按量称取凹凸棒石黏土、盐酸、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、甲苯、钛白粉、柠檬精油、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯和醋酸丁酯，将凹凸棒石黏土倒入盐酸中，搅拌，烘干；将烘干后的物质与γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、甲苯、钛白粉、柠檬精油、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯和醋酸丁酯混合，加热至100℃，干燥；

c.将活性稀释剂、助引发剂以及配制好的助剂加入到反应釜中，搅拌1h；

d.降温至50℃，加入自由基聚合光引发剂，搅拌0.5h，冷却至室温。

相对于现有技术，本发明包括以下有益效果：本发明配制的助剂中包括了凹凸棒石黏土，配制混合后，凹凸棒石粘土的添加能够增大涂料整体的可塑性，使得涂料的收缩小，如此，涂料经光固化后收缩率就小，涂料的附着力就大，柔韧性也较好。而且，具有特殊的纤维棒状结构的凹凸棒石黏土棒晶也能够有效提高涂层的断裂韧性，增大涂料涂覆后的涂膜的强度和硬度。而凹凸棒石粘土与Kh-570以及三羟甲基丙烷三丙烯酸酯之间相互作用后，再以特定配比与其他原料组分混合，促使了凹凸棒石粘土在涂料中发挥其分散性，赋予了涂料高的可聚合性，从而使涂料涂覆后，形成的涂膜的热稳定性和抗腐蚀性增大。

本发明提供的用于金属的光固化涂料的防腐蚀性能好，硬度和柔韧性也较好，而且较环保，非常符合现代工业生产发展的需求，适合大范围推广。

具体实施方式

下面通过具体的实施例对本发明做进一步的详细描述。

实施例一

按重量份计，取用下述组分：

聚氨酯丙烯酸酯35份、聚丙烯酸酯20份、甲氧基聚乙二醇单甲基丙烯酸酯5份、活性稀释剂5份、自由基聚合光引发剂3份、助引发剂3份、助剂2份；

其中，按重量份计，助剂取用下述组分：

150目的凹凸棒石黏土5份、1mol/L的盐酸30份、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷1份、甲苯70份、钛白粉5份、柠檬精油0.1份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯3份、新戊二醇二丙烯酸酯4份、醋酸丁酯18份。

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、各类乙氧化物或丙氧化衍生物中的至少一种。活性稀释剂不仅能降低体系粘度还能参与固化反应,保持了固化产物的性能。在本实施例中，活性稀释剂选用三缩丙二醇丙烯酸酯。

助引发剂可以为三乙醇胺或三异丙醇胺或4-二甲氨基-苯甲酸乙酯。助引发剂对光引发剂有很好的促进作用，同时对自由基聚合有克服氧阻聚的作用。在本实施例中，助引发剂选用三乙醇胺。

配制助剂时，凹凸棒石粘土与Kh-570、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯相互作用，凹凸棒石粘土对三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的功能化，提高了其在涂料中的分散性。助剂的各组分相互混合后，再与聚氨酯丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇单甲基丙烯酸酯、活性稀释剂、自由基聚合光引发剂、助引发剂混合作用，按照特定配比配制的助剂使得涂料具有高的可聚合性能，使得涂料涂覆后，形成的涂膜的热稳定性和抗腐蚀性增大。而凹凸棒石粘土的添加能够增大涂料整体的可塑性，使得涂料的收缩小，如此，涂料经光固化后收缩率就小，涂料的附着力就大，柔韧性也较好。而且，具有特殊的纤维棒状结构的凹凸棒石黏土棒晶也能够有效提高涂层的断裂韧性，增大涂料涂覆后的涂膜的强度和硬度。

本实施例还提供了一种制备上述涂料的方法，包括以下步骤：

a.按量称取聚氨酯丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇单甲基丙烯酸酯，并将上述组分放入反应釜中，混合均匀，加热至70℃；

b.按量称取助剂的各组分，配制助剂；

c.将活性稀释剂、助引发剂以及配制好的助剂加入到反应釜中，搅拌0.5h；

d.降温至40℃，加入自由基聚合光引发剂，搅拌0.5h，冷却至室温。

上述步骤中，助剂的配制为：按量称取凹凸棒石黏土、盐酸、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、甲苯、钛白粉、柠檬精油、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯和醋酸丁酯，将凹凸棒石黏土倒入盐酸中，搅拌，烘干；将烘干后的物质与γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、甲苯、钛白粉、柠檬精油、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯和醋酸丁酯混合，加热至100℃，干燥；

将按照上述方法制得的涂料涂覆在铝板表面，再将铝板放入12%的NaOH溶液中，浸泡20min，观察到未涂覆涂料的铝板表面起皮，发生腐蚀，而涂覆有涂料的铝板表面无起泡、无起皮等腐蚀现象。

实施例二

按重量份计，取用下述组分：

聚氨酯丙烯酸酯60份、聚丙烯酸酯40份、甲氧基聚乙二醇单甲基丙烯酸酯10份、活性稀释剂15份、自由基聚合光引发剂12份、助引发剂15份、助剂6份；

其中，按重量份计，助剂取用下述组分：

150目的凹凸棒石黏土10份、1mol/L的盐酸60份、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷5份、甲苯95份、钛白粉12份、柠檬精油0.5份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯9份、新戊二醇二丙烯酸酯10份、醋酸丁酯26.5份。

在本实施例中，活性稀释剂为己二醇二丙烯酸酯，助引发剂为4-二甲氨基-苯甲酸乙酯。

本实施例还提供了一种制备上述涂料的方法，包括以下步骤：

a.按量称取聚氨酯丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇单甲基丙烯酸酯，并将上述组分放入反应釜中，混合均匀，加热至90℃；

b.按量称取凹凸棒石黏土、盐酸、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、甲苯、钛白粉、柠檬精油、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯和醋酸丁酯，将凹凸棒石黏土倒入盐酸中，搅拌，烘干；将烘干后的物质与γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、甲苯、钛白粉、柠檬精油、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯和醋酸丁酯混合，加热至100℃，干燥；

c.将活性稀释剂、助引发剂以及配制好的助剂加入到反应釜中，搅拌1h；

d.降温至50℃，加入自由基聚合光引发剂，搅拌0.5h，冷却至室温。

将按照上述方法制得的涂料涂覆在铝板表面，再将铝板放入10%的NaOH溶液中，浸泡15min，观察到未涂覆涂料的铝板表面起皮，发生腐蚀，而涂覆有涂料的铝板表面无起泡、无起皮等腐蚀现象。

实施例三

按重量份计，取用下述组分：

聚氨酯丙烯酸酯45份、聚丙烯酸酯25份、甲氧基聚乙二醇单甲基丙烯酸酯8份、活性稀释剂11份、自由基聚合光引发剂10份、助引发剂12份、助剂3份；

其中，按重量份计，助剂取用下述组分：

150目的凹凸棒石黏土7份、1mol/L的盐酸50份、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷5份、甲苯75份、钛白粉12份、柠檬精油0.3份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯5份、新戊二醇二丙烯酸酯9份、醋酸丁酯25份。

在本实施例中，活性稀释剂为己二醇二丙烯酸酯和丙烯酸异辛酯按照1:2制得的混合物。助引发剂为三乙醇胺。

本实施例还提供了一种制备上述涂料的方法，包括以下步骤：

a.按量称取聚氨酯丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇单甲基丙烯酸酯，并将上述组分放入反应釜中，混合均匀，加热至85℃；

b.按量称取凹凸棒石黏土、盐酸、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、甲苯、钛白粉、柠檬精油、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯和醋酸丁酯，将凹凸棒石黏土倒入盐酸中，搅拌，烘干；将烘干后的物质与γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、甲苯、钛白粉、柠檬精油、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯和醋酸丁酯混合，加热至100℃，干燥；

c.将活性稀释剂、助引发剂以及配制好的助剂加入到反应釜中，搅拌1h；

d.降温至50℃，加入自由基聚合光引发剂，搅拌0.5h，冷却至室温。

将按照上述方法制得的涂料涂覆在铁板表面，再将铁板放入稀硫酸中，浸泡10min，观察到未涂覆涂料的铁板表面发生腐蚀，而涂覆有涂料的铝板表面无腐蚀现象。

实施例四

按重量份计，取用下述组分：

聚氨酯丙烯酸酯35份、聚丙烯酸酯30份、甲氧基聚乙二醇单甲基丙烯酸酯7份、活性稀释剂5份、自由基聚合光引发剂9份、助引发剂12份、助剂3.5份；

其中，按重量份计，助剂取用下述组分：

150目的凹凸棒石黏土6.5份、1mol/L的盐酸55份、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷2.5份、甲苯80份、钛白粉7份、柠檬精油0.3份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯6份、新戊二醇二丙烯酸酯8份、醋酸丁酯22.7份。

活性稀释剂为三缩丙二醇丙烯酸酯，助引发剂为三异丙醇胺。

本实施例还提供了一种制备上述涂料的方法，包括以下步骤：

a.按量称取聚氨酯丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇单甲基丙烯酸酯，并将上述组分放入反应釜中，混合均匀，加热至82℃；

b.按量称取凹凸棒石黏土、盐酸、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、甲苯、钛白粉、柠檬精油、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯和醋酸丁酯，将凹凸棒石黏土倒入盐酸中，搅拌，烘干；将烘干后的物质与γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、甲苯、钛白粉、柠檬精油、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯和醋酸丁酯混合，加热至100℃，干燥；

c.将活性稀释剂、助引发剂以及配制好的助剂加入到反应釜中，搅拌0.5h；

d.降温至40℃，加入自由基聚合光引发剂，搅拌0.5h，冷却至室温。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于金属的光固化涂料，其特征在于：按重量份数计，由以下组分制成：聚氨酯丙烯酸酯35-60份、聚丙烯酸酯20-40份、甲氧基聚乙二醇单甲基丙烯酸酯5-10份、活性稀释剂5-15份、自由基聚合光引发剂3-12份、助引发剂3-15份、助剂2-6份；

所述助剂由以下组分制成，按重量份数计：150目的凹凸棒石黏土5-10份、1mol/L的盐酸30-60份、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷1-5份、甲苯70-95份、钛白粉5-12份、柠檬精油0.1-0.5份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯3-9份、新戊二醇二丙烯酸酯4-10份、醋酸丁酯18-26.5份。

2.根据权利要求1所述的用于金属的光固化涂料，其特征在于：所述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、各类乙氧化物或丙氧化衍生物中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的用于金属的光固化涂料，其特征在于：所述助引发剂为三乙醇胺或三异丙醇胺或4-二甲氨基-苯甲酸乙酯。

4.一种制备权利要求1-3任一项所述的用于金属的光固化涂料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.按量称取聚氨酯丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇单甲基丙烯酸酯，并将上述组分放入反应釜中，混合均匀，加热至70-90℃；

b.按量称取助剂的各组分，配制助剂；

c.将活性稀释剂、助引发剂以及配制好的助剂加入到反应釜中，搅拌0.5-1h；

d.降温至40-50℃，加入自由基聚合光引发剂，搅拌0.5h，冷却至室温。

5.根据权利要求4所述的制备用于金属的光固化涂料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.按量称取聚氨酯丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇单甲基丙烯酸酯，并将上述组分放入反应釜中，混合均匀，加热至85℃；

b.按量称取凹凸棒石黏土、盐酸、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、甲苯、钛白粉、柠檬精油、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯和醋酸丁酯，将凹凸棒石黏土倒入盐酸中，搅拌，烘干；将烘干后的物质与γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、甲苯、钛白粉、柠檬精油、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯和醋酸丁酯混合，加热至100℃，干燥；

c.将活性稀释剂、助引发剂以及配制好的助剂加入到反应釜中，搅拌1h；

d.降温至50℃，加入自由基聚合光引发剂，搅拌0.5h，冷却至室温。