CN108300292B - 一种含丙烯酸酯改性的有机硅树脂高耐候性光固化涂料 - Google Patents

一种含丙烯酸酯改性的有机硅树脂高耐候性光固化涂料 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种含丙烯酸酯改性的有机硅树脂高耐候性光固化涂料，其组合物包含如下组份及重量份数：丙烯酸酯改性的有机硅树60～80份，丙烯酸酯改性的聚氨酯树脂5～20份，丙烯酸酯单体10～20份，光引发剂1～3份，光稳定剂0.6～2份，流平剂0.2～0.4份。本发明所述丙烯酸酯改性的有机硅树脂兼具有机硅树脂和丙烯酸树脂的优点，拥有优异的耐候性，耐污性，低表面能等性能。本发明制备的光固化涂料环境友好、固化快速快，对基材的粘结力强、能够在汽车车灯上形成一层硬度高，耐划伤，高耐候的涂膜，能够有效的保护车灯面罩，延长车灯面罩的使用寿命。

Description

一种含丙烯酸酯改性的有机硅树脂高耐候性光固化涂料
技术领域
本发明属于光固化涂料领域，具体涉及一种含丙烯酸酯改性的有机硅树脂高耐候性光固化涂料。
背景技术
有机硅树脂具有优良的耐候性、耐热性、保光性、抗酸雨性、抗沾污性、防潮、憎水、电气绝缘、耐高低温等优点，还具有耐辐射、耐油和耐溶剂等特性，因此得到较为广泛的应用。但是，有机硅树脂也有一些缺点，如：对化学药品的稳定性差，机械强度、附着力和耐热水性也不好。这是因为有机硅树脂中Si-O键极性大，在亲电或亲核试剂攻击下，容易发生断裂。这些缺点严重限制了有机硅树脂的进一步应用。
丙烯酸树脂具有色浅，保色、保光、耐候、耐腐蚀等优点，已广泛用于汽车、飞机、机械、电子、家具、建筑、皮革、纸张、工业塑料及日用品的涂饰。随着石油化工技术的发展，丙烯酸及其酯类单体的价格大幅度下降，进一步促进了丙烯酸树脂的开发及应用。通过丙烯酸酯对有机硅树脂进行改性，可以获得一种新型的耐候性丙烯酸酯改性的有机硅树脂，在保证有机硅树脂的固有优势之外，兼具丙烯酸树脂耐候、耐腐蚀的特点，扩大应用范围。
光固化涂料具有不含挥发性有机化合物，环境污染小的优点，同时，固化速度快，固化产物性能好，节省能源，适合于高速自动化生产，目前正在日益普及并且高速发展。但是，由于光固化涂料的配方中含有光敏小分子，限制了其在耐候性要求高的场合中使用。
发明内容
本发明的目的是在现有技术的基础上，提供一种含丙烯酸酯改性的有机硅树脂高耐候性光固化涂料。
本发明的目的可以通过以下措施达到：
一种含丙烯酸酯改性的有机硅树脂高耐候性光固化涂料，该组合物包含如下重量份的组份：
Figure BDA0001596711630000011
Figure BDA0001596711630000021
在一种优选方案中，含丙烯酸酯改性的有机硅树脂高耐候性光固化涂料包含如下重量份的组份：丙烯酸酯改性的有机硅树脂60～75份，丙烯酸酯改性的聚氨酯树脂10～20份，丙烯酸酯单体11～18份，光引发剂1～3份，光稳定剂0.6～2份，流平剂0.2～0.4份。
在一种优选方案中，丙烯酸酯改性的有机硅树脂为脂肪族丙烯酸酯改性的有机硅树脂。本方案中的丙烯酸酯改性的有机硅树脂在其他组份的配合下能够增加涂膜耐候性、耐污性及硬度。具体的脂肪族丙烯酸酯改性的有机硅树脂如：杰士达UA890、氰特EB350、沙多玛CN990等。
在一种优选方案中，丙烯酸酯改性的聚氨酯树脂为脂肪族聚氨酯丙烯酸酯。本方案中的丙烯酸酯改性的聚氨酯树脂在其他组份的配合下能够增加涂膜的交联密度和分子量，提高涂膜耐水性和耐酸碱性。具体的丙烯酸酯改性的聚氨酯树脂如：长兴6145-100、沙多玛CN9010、沙多玛CN9001等。
在一种优选方案中，丙烯酸酯单体为HDDA(1,6己二醇双丙烯酸酯)、PETA(季戊四醇三丙烯酸酯)、TMPTA(三羟甲基丙烷三丙烯酸酯)、DPHA(双季戊四醇六丙烯酸酯)、Di-TMPTA(双三羟甲基丙烷六丙烯酸酯)中的一种或几种的组合。本方案中的丙烯酸酯单体在其他组份的配合下能够降低涂料粘度，增加光聚合反应速度和涂膜交联密度，提高涂膜耐高温性和耐寒性。
在一种优选方案中，光引发剂为苯偶酰类、芳酰基膦氧化物、二苯甲酮类、烷基苯酮类、苯甲酰甲酸酯类中的一种或几种的组合。它在紫外光照射下产生自由基，使树脂、单体交联聚合。
在一种优选方案中，光稳定剂为含氨基受阻胺类光稳定剂、含醚基受阻胺类光稳定剂、***类紫外光吸收剂、苯酮类紫外光吸收剂中的一种或几种组合。本光稳定剂在自然条件下吸收太阳光中的紫外光，及时猝灭涂膜中产生的自由基，辅助增加涂膜的耐候性。
在一种优选方案中，流平剂为有机硅流平剂。
本发明的含丙烯酸酯改性的有机硅树脂高耐候性光固化涂料的制备方法包括如下步骤：
(1)向反应釜内加入丙烯酸单体和丙烯酸酯改性的聚氨酯树脂，进行搅拌，频率：600-800r/min，温度：30～45℃；
(2)将搅拌频率调节至200-300r/min，向反应釜内加入丙烯酸酯改性的有机硅树脂，将搅拌频率调节至1000-1200r/min，继续进行搅拌；
(3)将搅拌频率调节至200-300r/min，反应釜内加入光引发剂、光稳定剂和流平剂，将搅拌频率调节至600-800r/min进行搅拌，即得。
本发明提供了一种更具体的含丙烯酸酯改性的有机硅树脂高耐候性光固化涂料的制备方法：
(1)向反应釜内加入丙烯酸单体10～20份，丙烯酸酯改性的聚氨酯树脂5～20份，启动搅拌10分钟，频率：600-800r/min，温度：30～45℃；
(2)将搅拌频率调节至200-300r/min，向反应釜内加入丙烯酸酯改性的有机硅树脂60～80份，将搅拌频率调节至1000-1200r/min，，搅拌30分钟；
(3)将搅拌频率调节至200-300r/min，反应釜内加入光引发剂1～3份，光稳定剂0.6～2份，流平剂0.2～0.4份，将搅拌频率调节至600-800r/min，搅拌20分钟。然后停止搅拌，出料检验。
本发明的有益效果：
(1)本发明所述丙烯酸酯改性的有机硅树脂兼具有机硅树脂和丙烯酸树脂的优点，拥有优异的耐候性，耐污性，低表面能等性能。将该树脂与光固化体系的其他组分配伍，得到一种环境友好、粘结力强、耐磨和耐候性好的光固化涂料。
(2)本发明制备的光固化涂料环境友好、固化快速快；对基材的粘结力强、表面硬度高、耐磨和耐候性好，本高耐候性光固化涂料能在基材表面形成一层坚韧的漆膜，能有效保护基材，适用于汽车车灯等耐候性要求高的基材领域，能够有效的保护车灯面罩，延长车灯面罩的使用寿命。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
以下各实施例涂料的制备方法为：
(1)向反应釜内加入丙烯酸单体和丙烯酸酯改性的聚氨酯树脂，启动搅拌10分钟，频率：600-800r/min，温度：30～45℃。
(2)将搅拌频率调节至200-300r/min，向反应釜内加入丙烯酸酯改性的有机硅树脂，将搅拌频率调节至1000-1200r/min，，搅拌30分钟。
(3)将搅拌频率调节至200-300r/min，反应釜内加入光引发剂，光稳定剂，流平剂，将搅拌频率调节至600-800r/min，搅拌20分钟。然后停止搅拌，即可制得该涂料。
实施例1
一种含丙烯酸酯改性的有机硅树脂高耐候性光固化涂料，其组合物包含如下组份及重量份数：
原料 比例/按重量计 编号
脂肪族丙烯酸酯改性的有机硅树脂 65 UA890
脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂 15 长兴6145-100
脂肪族丙烯酸酯单体 17 PETA
光引发剂 1.8 184
光稳定剂 0.9 克莱恩Hostavin PR-31
流平剂 0.3 BYK306
实施例2
一种含丙烯酸酯改性的有机硅树脂高耐候性光固化涂料，其组合物包含如下组份及重量份数：
原料 比例/按重量计 编号
脂肪族丙烯酸酯改性的有机硅树脂 65 EB350
脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂 17 沙多玛CN9010
脂肪族丙烯酸酯单体 15 TMPTA
光引发剂 1.1 184
光引发剂 0.7 TPO
光稳定剂 1.0 克莱恩：Hostavin PR-31
流平剂 0.2 BYK306
实施例3
一种含丙烯酸酯改性的有机硅树脂高耐候性光固化涂料，其组合物包含如下组份及重量份数：
Figure BDA0001596711630000041
Figure BDA0001596711630000051
实施例4
一种含丙烯酸酯改性的有机硅树脂高耐候性光固化涂料，其组合物包含如下组份及重量份数：
Figure BDA0001596711630000052
实施例5
一种含丙烯酸酯改性的有机硅树脂高耐候性光固化涂料，其组合物包含如下组份及重量份数：
Figure BDA0001596711630000053
Figure BDA0001596711630000061
实施例6(对比例)
一种含丙烯酸酯改性的有机硅树脂高耐候性光固化涂料，其组合物包含如下组份及重量份数：
原料 比例/按重量计 编号
脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂 85 沙多玛CN9013
脂肪族丙烯酸酯单体 12 TMPTA
光引发剂 1.0 184
光引发剂 0.7 TPO
光稳定剂 0.7 克莱恩：Hostavin 3206
光稳定剂 0.3 克莱恩：Hostavin PR-31
流平剂 0.3 BYK306
实施例7(对比例)
一种含丙烯酸酯改性的有机硅树脂高耐候性光固化涂料，其组合物包含如下组份及重量份数：
原料 比例/按重量计 编号
脂肪族丙烯酸酯改性的有机硅树脂 30 UA890
脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂 55 沙多玛CN9013
脂肪族丙烯酸酯单体 12 TMPTA
光引发剂 1.0 184
光引发剂 0.7 TPO
光稳定剂 0.7 克莱恩：Hostavin 3206
光稳定剂 0.3 克莱恩：Hostavin PR-31
流平剂 0.3 BYK306
以上各实施例的测试方法如下：
百格(附着力)：5级(即为100％不脱落)。
铅笔硬度：在PC基材上1公斤力，2H，涂层不划伤。
耐酸碱测试：在55℃下，用浓度为0.1M的NaOH浸泡24h；在20℃下，用浓度为0.05M的H2SO4浸泡24h，涂层外观无开裂，无变色，百格要求为5级。
耐高温性测试：100℃连续烘烤240小时，涂层外观无开裂，无变色，百格要求为5级。
耐水测性试：40℃水浸泡240小时，涂层外观无开裂，无变色，百格要求为5级。
耐寒性测试：-40℃条件下放置24小时，涂层外观无开裂，无变色，百格要求为5级。
耐候性：人工老化测试3000小时以上，涂层外观无开裂、龟裂、分层等不良现象，黄变＜3.0。
上述实施例的性能测试结果如下表所示：
Figure BDA0001596711630000071
从上表可见，本发明制备的高耐候性光固化涂料，不含挥发性有机化合物，环境友好。具有粘结力强高，耐磨和耐候性好等优点。
以上是本发明具体实施例的描述，但本发明并不局限于上述特定的实施方式，本领域的技术人员可以在权利要求的范围内做出各种修改，而本发明的实质内容并不受影响。

Claims (8)

1.一种含丙烯酸酯改性的有机硅树脂高耐候性光固化涂料，其特征在于，组合物由如下重量份的组份组成：
丙烯酸酯改性的有机硅树脂 60- 80 份，
丙烯酸酯改性的聚氨酯树脂 5- 20 份，
丙烯酸酯单体 10 - 20 份，
光引发剂 1-3份，
光稳定剂 0.6 -2 份，
流平剂 0.2-0.4份；
所述丙烯酸酯改性的有机硅树脂为脂肪族丙烯酸酯改性的有机硅树脂；
所述丙烯酸酯改性的有机硅树脂选自杰士达UA890、氰特EB350或沙多玛CN990。
2.根据权利要求1所述的含丙烯酸酯改性的有机硅树脂高耐候性光固化涂料，其特征在于，所述丙烯酸酯改性的聚氨酯树脂为脂肪族聚氨酯丙烯酸酯。
3.根据权利要求2所述的含丙烯酸酯改性的有机硅树脂高耐候性光固化涂料，其特征在于，所述丙烯酸酯改性的聚氨酯树脂选自长兴6145-100、沙多玛CN9010或沙多玛CN9001。
4.根据权利要求1所述的含丙烯酸酯改性的有机硅树脂高耐候性光固化涂料，其特征在于，所述丙烯酸酯单体为HDDA、PETA、TMPTA、DPHA、Di-TMPTA中的一种或几种的组合。
5.根据权利要求1所述的含丙烯酸酯改性的有机硅树脂高耐候性光固化涂料，其特征在于，所述光引发剂为苯偶酰类、芳酰基膦氧化物、二苯甲酮类、烷基苯酮类、苯甲酰甲酸酯类中的一种或几种的组合。
6.根据权利要求1所述的含丙烯酸酯改性的有机硅树脂高耐候性光固化涂料，其特征在于，所述光稳定剂为含氨基受阻胺类光稳定剂、含醚基受阻胺类光稳定剂、***类紫外光吸收剂、苯酮类紫外光吸收剂中的一种或几种组合。
7.根据权利要求1所述的含丙烯酸酯改性的有机硅树脂高耐候性光固化涂料，其特征在于，所述流平剂为有机硅流平剂。
8.根据权利要求1所述的含丙烯酸酯改性的有机硅树脂高耐候性光固化涂料，其特征在于，该涂料的制备方法为：
(1)向反应釜内加入丙烯酸单体和丙烯酸酯改性的聚氨酯树脂，进行搅拌，频率：600-800r/min，温度：30-45℃；
(2)将搅拌频率调节至200-300r/min，向反应釜内加入丙烯酸酯改性的有机硅树脂，将搅拌频率调节至1000-1200 r/min，继续进行搅拌；
（3）将搅拌频率调节至200-300r/min，反应釜内加入光引发剂、光稳定剂和流平剂，将搅拌频率调节至600-800r/min进行搅拌，即得。
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