一种可UV‑LED光固化不饱和聚酯胶衣树脂及其涂料制备方法技术

本发明专利技术公开了一种UV‑LED光固化的支链型不饱和聚酯涂料及其制备方法，所述不饱和聚酯涂料由90～100份不饱和聚酯胶衣树脂，10～30份活性稀释剂，1～5份光引发剂，1～3份助引发剂；0～20份滑石粉；0～0.5份分散助剂以及0.5～3份其他助剂组成，其中所述光引发剂与助引发剂的重量比为1～5:1~3，不饱和聚酯胶衣树脂为丙烯酸酯封端不饱和聚酯和活性稀释剂的混合物。该涂料可采用UV‑LED光固化技术制备涂层，并能实现在木器基材上200μm厚膜的深层固化，涂层收缩率低，耐酸碱性好、高泽度高、附着力好。

A UV-LED curable unsaturated polyester gelcoat resin and coating preparation method

The invention discloses a UV-LED light curing branched unsaturated polyester coating and preparation method thereof, wherein the unsaturated polyester coating by 90 ~ 100 unsaturated polyester coating resin, 10 to 30 portions to 5 portions of 1 reactive diluent, photoinitiator, 1 to 3 portions of coinitiator 0 ~ 20; a talc; composed of 0 ~ 0.5 and 0.5 ~ 3 dispersant additives, wherein the photoinitiator and coinitiator weight ratio of 1 to 5: 1~3, a mixture of unsaturated polyester resins for acrylate terminated unsaturated polyester and reactive diluent. The coating can be prepared by coating with UV-LED light curing technology, and can realize the deep curing 200 m thick films on wood substrate, low shrinkage coating, good acid and alkali resistance, good adhesion, high luminance and high.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光固化涂料，更具体地说是一种可通过UV-LED光固化的不饱和聚酯涂料及其制备方法。
技术介绍
紫外光固化(UV-curing)是利用紫外光的中、短波在UV辐射下，液态UV材料中的光引发剂经辐照转变为自由基或阳离子，从而引发含活性官能团的树脂聚合交联成不溶不熔的固体涂膜的过程，紫外光固化技术因具有高效、经济、节能、适用性广、环境友好等优点而广泛应用于涂料、油墨、胶粘剂等领域。然而，现有的采用汞灯、卤素灯的UV固化方式仍存在诸多缺陷，需寻求更佳的固化方式。UV-LED(UVlightemittingdiode)固化是指用LED发出特定波长的光使油墨、油漆、涂料、浆料、胶粘剂等流体转变为固体，区别于传统汞灯发出的紫外宽光谱光固化技术，UV-LED光固化系统光谱很窄，具有以下优点：(1)UV-LED耗能仅为UV固化的1/4，且CO2的排放量低。(2)高压汞灯的输入功率大，而输出紫外线的功率小，红外线和热量占约70％，水银灯管壁的温度能达到600℃，电力消耗大和发热量大易导致涂布机和热敏感基材的损坏，而UV-LED辐射能量可控制，发热少，对于塑膜等耐热性差或热敏感承印材料的影响小。(3)UV-LED光源元件寿命长，约为UV光源元件寿命的12倍，光源更换低，器材耗用少。(4)UV-LED可做到瞬间开启或关闭，无需UV固化所必需的预热及降温时间，作业效率高。(5)UV-LED无臭氧的产生，可改善工人的工作环境，并无需再安装捕捉和焚化设备来消除臭氧的危害。(6)UV-LED光源设备与相关配套装置非常紧凑，设置简单，节省空间。然而，由于UV-LED灯发射的为特定波长的光，引发剂难以与光源匹配，引发剂效率低。不饱和聚酯是由不饱和二元酸和饱和二元醇或者饱和二元酸与不饱和二元醇缩聚而成的具有酯键和不饱和双键的线型高分子化合物，其最大优点是工艺性能优良，可以在常温常压下固化成型，而且其工艺性能灵活，特别适合大型和现场制造玻璃钢制品。胶衣树脂(gelresin)是不饱和聚酯中的一个特殊品种，能改善玻璃纤维、增强不饱和聚酯树脂基玻璃钢制品、木器制品等的外观质量，呈连续性的覆盖薄层，可防止材料的外层受到摩擦、碰撞、氧化、化学腐蚀等。然而，不饱和聚酯胶衣树脂存在收缩率大的问题，尤其是当制备成厚膜时，导致漆膜成型时易出现橘皮等现象，且常规方法制备的不饱和聚酯耐酸碱性较差。
技术实现思路
本专利技术旨在解决上述现有技术的缺陷，提供一种支链型的丙烯酸酯封端不饱和聚酯胶衣树脂。本专利技术的另一目的是提供一种适用于UV-LED光固化工艺，以上述的不饱和聚酯胶衣树脂为主体树脂的涂料。将上述的不饱和聚酯胶衣树脂与活性稀释剂、光引发剂、助引发剂等配合，采用UV-LED光固化技术制备涂层，所制备的涂层收缩率较低，耐酸碱性好、光泽度高，附着力好，并能实现200μm厚膜的深层固化。本专利技术主要是通过以下技术方案实现上述专利技术目的的。本专利技术首先公开了一种不饱和聚酯胶衣树脂，所述不饱和聚酯胶衣树脂包括丙烯酸酯封端不饱和聚酯和活性稀释剂；所述丙烯酸酯封端不饱和聚酯由醇类单体、羧酸或酸酐类单体及封端剂反应制备得到，所述醇类单体由多元醇与二元醇按摩尔比1:9～20组成；所述酸或酸酐类单体由芳香族饱和二元酸或酸酐和脂肪族不饱和二元酸或酸酐按摩尔比1～2.5:1组成；且所述醇类单体的羟基总摩尔数与所述酸或酸酐类单体的羧基总摩尔数比值为0.8～1.2:1；所述封端剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯；所述不饱和聚酯胶衣树脂数均分子量为1500～5000。本专利技术在不饱和聚酯当中引入了多元醇部分代替二元醇，由于多元醇具有多官能度，参与不饱和聚酯缩聚反应时可合成出带支链结构的分子链，支链预聚物在光固化时生成牢固的三维交联树脂，可有效地屏蔽酯键，提高涂层对酸、碱的耐侵蚀能力，同时阻碍了分子链内部的自由转动，提高涂层刚性，可以制备硬度较高的涂漆。而通过丙烯酸酯类单体封端，使不饱和聚酯中的双键不仅能与苯乙烯双键之间发生交联反应，也可以与不饱和聚酯树脂分子中的丙烯酸酯的双键发生反应，进一步加大交联密度，提高树脂性能。所述多元醇为季戊四醇、丙三醇、三羟甲基丙烷中的一种或多种。进一步的，芳香族饱和二元酸或酸酐为邻苯二甲酸酐、间苯二甲酸的一种或两种。芳香族饱和二元酸或酸酐具有刚性结构，可赋予不饱和聚酯较高的硬度和一定的耐酸碱性。优选的，脂肪族不饱和二元酸酐为顺丁烯二酸酐。脂肪族不饱和二元酸酐具有碳碳双键结构，赋予树脂光固化性能，同时易与苯乙烯、丙烯酸酯类单体等发生交联反应。不饱和聚酯胶衣树脂的制备方法包括如下步骤：S1.采用醇类单体、酸或酸酐类单体通过缩聚生成不饱和聚酯预聚物；S2.不饱和聚酯预聚物与封端剂进行封端，得到丙烯酸酯封端不饱和聚酯；S3.将丙烯酸酯封端不饱和聚酯与活性稀释剂混合。优选的，封端剂的摩尔数是所述不饱和聚酯预聚物的酸值摩尔数的1～1.2倍。具体的，不饱和聚酯的优选制备过程如下：将计量好的抗氧化剂、二元醇、多元醇、邻苯二甲酸酐，依次加入装有电动搅拌、分水器、温度计、电热套加热的反应容器中，其中，多元醇与二元醇摩尔比为1:9～20，加热至100～110℃后开始缓慢搅拌半小时，然后升温到160℃，反应2小时，加入顺丁烯二酸酐。领苯二甲酸酐和顺丁烯二酸酐的摩尔比为1～2.5:1，所用醇类单体的羟基摩尔数与所述酸或酸酐类单体的羧基总摩尔数比值为0.8～1.2:1。恒温反应1小时，升温至195±2℃，反应至酸值为30～90mgKOH/g时，加入阻聚剂，降温至95±1℃，缓慢滴入混入抗氧化剂、催化剂N,N’-二甲基卞胺的甲基丙烯酸缩水甘油脂进行封端，滴入完成后缓慢升温至104±0.5℃，10mgKOH/g以下，降温到80℃以下，加入苯乙烯，搅拌均匀，过滤出料，避光保存，丙烯酸酯封端不饱和聚酯的数均分子量为1500～5000。不饱和聚酯涂料按由以下按重量份计算的组份组成：所述不饱和聚酯胶衣树脂90～100份；活性稀释剂10～30份；光引发剂1～5份；助引发剂1～3份；填充剂0～20份；分散助剂0～0.5份；其他助剂0.5～3份；所述光引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦(TPO)，所述助引发剂为1-羟基环己基苯基甲酮(184)，所述光引发剂与助引发剂的重量比为1～5:1～3，所述其他助剂包括流平剂、消泡剂、基材润湿剂、打磨助剂中的一种或多种。更好的，光引发剂与助引发剂的重量比为1～4:1～2。进一步的，所述活性稀释剂为二丙二醇本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种不饱和聚酯胶衣树脂，其特征在于，所述不饱和聚酯胶衣树脂包括丙烯酸酯封端不饱和聚酯和活性稀释剂；所述丙烯酸酯封端不饱和聚酯由醇类单体、羧酸或酸酐类单体及封端剂反应制备得到，所述醇类单体由多元醇与二元醇按摩尔比1 : 9～20组成；所述羧酸或酸酐类单体由芳香族饱和二元酸或酸酐和脂肪族不饱和二元酸酐按摩尔比1～2.5 : 1组成；且所述醇类单体的羟基总摩尔数与所述羧酸或酸酐类单体的羧基总摩尔数比值为0.8～1.2 : 1；所述封端剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯；所述丙烯酸酯封端不饱和聚酯数均分子量为1500～5000。

【技术特征摘要】
1.一种不饱和聚酯胶衣树脂，其特征在于，所述不饱和聚酯胶衣树脂包括丙烯酸酯封端不饱和聚酯和活性稀释剂；所述丙烯酸酯封端不饱和聚酯由醇类单体、羧酸或酸酐类单体及封端剂反应制备得到，所述醇类单体由多元醇与二元醇按摩尔比1:9～20组成；所述羧酸或酸酐类单体由芳香族饱和二元酸或酸酐和脂肪族不饱和二元酸酐按摩尔比1～2.5:1组成；且所述醇类单体的羟基总摩尔数与所述羧酸或酸酐类单体的羧基总摩尔数比值为0.8～1.2:1；所述封端剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯；所述丙烯酸酯封端不饱和聚酯数均分子量为1500～5000。
2.根据权利要求1所述不饱和聚酯胶衣树脂，其特征在于，所述多元醇为季戊四醇、丙三醇、三羟甲基丙烷中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述不饱和聚酯胶衣树脂，其特征在于，所述芳香族饱和二元酸或酸酐为邻苯二甲酸酐、间苯二甲酸的一种或两种。
4.根据权利要求1所述不饱和聚酯胶衣树脂，其特征在于，所述脂肪族不饱和二元酸酐为顺丁烯二酸酐。
5.权利要求1所述不饱和聚酯胶衣树脂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.采用醇类单体、羧酸或酸酐类单体通过缩聚生成不饱和聚酯预聚物；
S2.不饱和聚酯预聚物与封端剂进行封端，得到丙烯酸酯封端不饱和聚酯；
S3...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓暄，苏嘉辉，陈富强，余桐柏，卫福海，
申请(专利权)人：广东工业大学，肇庆福田化学工业有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44