一种紫外光固化水性环氧丙烯酸树脂涂料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种紫外光固化水性环氧丙烯酸树脂涂料及其制备方法，包括以下步骤：(1)将环氧树脂和阻聚剂混合，缓慢搅拌加热到70‑90℃，再滴加丙烯酸树脂和催化剂的混合液，在0.5～1h滴完，然后升温至75‑85℃，测定体系酸值达到pH＝2‑4后，反应结束，得到环氧丙烯酸树脂；(2)在步骤(1)所得环氧丙烯酸树脂中加入催化剂，充分搅拌均匀，投入马来酸酐，然后缓慢搅拌加热升温至反应温度75‑85℃，得到改性环氧丙烯酸树脂；(3)在室温中速搅拌下，向改性环氧丙烯酸酯齐聚物中慢慢加入中和剂、水和水性光引发剂进行成盐反应，中和至pH为7～8然后得到紫外光固化水性环氧丙烯酸树脂涂料产品。与现有技术相比，本发明专利技术具有涂膜耐水性、耐碱性和耐酸性优良等优点。

A UV curable waterborne epoxy acrylic resin coating and its preparation method

The invention relates to a UV curable waterborne epoxy acrylate resin coating and preparation method thereof, comprising the following steps: (1) the epoxy resin and the inhibitor mixture, stirring slowly heated to 70 DEG C 90, mixed liquid adding acrylic resin and catalyst, in 0.5 ~ 1H drop, and then heated to 75 85 DEG C, determination of acid value reached pH = 2 4 after the end of the reaction, epoxy acrylic resin; (2) in step (1) catalyst the epoxy acrylic resin, fully mixing, into maleic anhydride, and then slowly stir heated to a reaction temperature of 75 DEG C 85, modified epoxy acrylic resin; (3) at room temperature, stirring speed, the modified epoxy acrylate oligomer slowly adding neutralizing agent, water and light initiator salt forming reaction, and to pH for 7~8 and UV curing Water based epoxy acrylic resin coating products. Compared with the existing technology, the invention has the advantages of water resistance, alkali resistance and acid resistance of the coating.

【技术实现步骤摘要】
一种紫外光固化水性环氧丙烯酸树脂涂料及其制备方法
本专利技术涉及一种涂料，尤其是涉及一种紫外光固化水性环氧丙烯酸树脂涂料及其制备方法。
技术介绍
紫外光固化树脂涂料由于其固化速度快、节能、涂层光泽度高等优异性能，近年来增长迅速。尤其环氧丙烯酸系列的树脂，由于有较高的反应活性，从而得到了最普遍的应用。然而，一般的紫外固化丙烯酸涂料均为溶剂型，需大量使用活性稀释剂单体，这将导致涂料中的VOC大幅升高，与国际上日益严格的涂料中VOC控制法规相违背。当前，为保证国民经济的可持续发展，国家制定了严格的环保政策，加大了执法力度；人们的环保意识日益增强，这一切都为紫外光固化涂料的研究和应用带来了一个绝好的市场机遇。顺应“绿色科技”这一科技发展的主流，紫外光固化涂料今后的发展趋势将是：(1)进一步发展紫外光固化水性涂料的研究；(2)进一步发展紫外光固化粉末涂料的研究；(3)开发低粘度、高固化速度的齐聚体，低毒性、高活性的单体以及更高效的光引发体系。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种涂膜耐水性、耐碱性和耐酸性都优良的紫外光固化水性环氧丙烯酸树脂涂料及其制备方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种紫外光固化水性环氧丙烯酸树脂涂料，其特征在于，包括以下重量份的组分：环氧树脂40-45；阻聚剂0.5-1.0；丙烯酸树脂40-45；催化剂1-2；马来酸酐10-15；光引发剂1-2；去离子水10-30；中和剂30-40。进一步优选地，所述的环氧树脂为双酚A环氧树脂；应用广泛，成本可控，分子链易引入羧基，从而使其获得水溶性；进一步优选地，所述的阻聚剂为对苯二酚；在环氧树脂和丙烯酸反应的过程中，由于反应体系的温度较高，为防止丙烯酸和环氧丙烯酸自身的热聚合，反应体系中加入适量的阻聚剂；进一步优选地，所述的催化剂为N,N-二甲基苯胺；在环氧树脂和丙烯酸反应的过程中，加入催化剂能够提高反应效率，减少反应到达终点的时间，得到适合粘度；进一步优选地，所述的水溶性光引发剂包括过氧化物的金属盐，过硫酸钾，偶氮二异丁脒盐酸盐，偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐，过硫酸铵。进一步优选地，所述的马来酸酐的酸酐量与环氧树脂的环氧量的比为：3:1～4:1。马来酸酐和丙烯酸反应后在树脂分子链上引入羧基，使涂料具备水溶性；进一步优选地，所述的中和剂为三乙胺。三乙胺能和水溶性树脂中和后得到更为稳定的光敏树脂-水分散体系，储存稳定性得到提高；进一步优选地，所述的涂料在红外光谱中得810cm-1和1634cm-1处出现了C＝C双键的特征伸缩振动吸收峰，1727cm-1处出现了酯羰基的特征吸收峰和1248cm-1处酯基上的C-O振动吸收峰。上述紫外光固化水性环氧丙烯酸树脂涂料通过以下方法制备：(1)将环氧树脂和阻聚剂混合，缓慢搅拌加热到70-90℃，再滴加丙烯酸树脂和催化剂的混合液，在0.5～1h滴完，然后升温至75-85℃，测定体系酸值达到pH＝2-4后，反应结束，得到环氧丙烯酸树脂；(2)在步骤(1)所得环氧丙烯酸树脂中加入催化剂，充分搅拌均匀，投入马来酸酐，然后缓慢搅拌加热升温至反应温度75-85℃，每隔5min取样测定体系的酸值一次，当酸值接近理论酸值时停止反应，降温，得到改性环氧丙烯酸树脂；(3)在步骤(2)所得改性环氧丙烯酸树脂中加入中和剂进行中和：在室温中速搅拌下，向改性环氧丙烯酸酯齐聚物中慢慢加入中和剂、水和水性光引发剂进行成盐反应，中和至pH为7～8然后得到紫外光固化水性环氧丙烯酸树脂涂料产品。步骤(1)的催化剂用量为催化剂总用量的1～3wt％。步骤(2)所述的理论酸值为pH＝1-3。步骤(3)所述的中速搅拌的速度为100～300rmp。与现有技术相比，本专利技术第一次用环氧树脂和丙烯酸树脂聚合合成，并通过马来酸酐改性，中和后得到了能溶于水，且具备紫外光固化的涂料。环氧树脂和丙烯酸树脂进行聚合反应，经历了链引发、链增长、链中止三个主要阶段，然后与马来酸酐进行固化反应，打开双键的自由基聚合反应，最后加入中和剂、水性光引发剂等得到紫外光固化水性环氧丙烯酸树脂涂料，涂膜的光固化程度基本完全，所得涂料涂膜耐水性、耐碱性和耐酸性都优良；其铅笔硬度表现优良，而且固化涂膜的热稳定性良好。在300W的紫外灯辐照下，适宜的固化灯距约为10cm；最佳水性光引发剂用量为体系树脂量的1.5％，光固化速度随着体系树脂含量的增大而加快，随着树脂中马来酸酐当量的增加而加快；对于紫外光固化水性树脂涂料，可采用预烘干的方式除去湿涂膜表面的部分水分，再进行紫外光固化，适宜的预烘干条件为60℃烘干lh。附图说明图1为本专利技术工艺流程图；图2为环氧丙烯酸树脂的红外光谱图；图3为改性环氧丙烯酸树脂的红外光谱图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。首先利用环氧树脂与丙烯酸反应，合成环氧丙烯酸树脂，确定环氧丙烯酸树脂的最佳合成工艺条件；再用马来酸酐对环氧丙烯酸树脂进行改性，合成制备改性环氧丙烯酸树脂，确定最佳的改性合成反应条件；然后用中和剂对改性环氧丙烯酸树脂进行中和，加入光引发剂和去离子水，制备得紫外光固化水性环氧丙烯酸树脂涂料。具体的实验合成工艺流程如图1所示。实施例1(1)合成环氧丙烯酸树脂：在装有搅拌器、冷凝管、恒压滴液漏斗、温度计的三口烧瓶中，加入一定量的环氧树脂42kg和阻聚剂0.8kg，将环氧树脂和阻聚剂混合，缓慢搅拌加热到70-90℃，再滴加丙烯酸树脂42kg和催化剂0.15kg的混合液，在0.5～1h滴完，然后升温至75-85℃，测定体系酸值达到设定值后(pH＝2-4)，反应结束，得到环氧丙烯酸树脂；(2)环氧丙烯酸树脂改性在步骤(1)所得环氧丙烯酸树脂中的加入催化剂1.35kg，充分搅拌均匀，投入12kg的顺丁烯二酸酐(马来酸酐)，然后缓慢搅拌加热升温至反应温度75-85℃，每隔5min取样测定体系的酸值一次，当酸值接近理论酸值时停止反应，降温，得到改性环氧丙烯酸树脂。(3)环氧丙烯酸树脂中和溶解于水中在步骤(2)所得改性环氧丙烯酸树脂中加入中和剂进行中和：在室温中速搅拌下，向改性环氧丙烯酸酯齐聚物中慢慢加入中和剂35kg、水35kg、水溶性光引发剂1.5kg，进行成盐反应，中和至pH为7～8然后得到紫外光固化水性环氧丙烯酸树脂涂料产品。(4)树脂提纯为了鉴定合成产物的结构，需对样品提纯，去掉样品中的催化剂和阻聚剂等物质。取约3g样品，加入5mL丙酮，搅拌使其溶解，然后倾入50mL环己烷中，静置分层，倾出上层环己烷，再加入5mL丙酮溶解后，倾入50札环己烷中，如此重复三次。将提纯的树脂于35-40℃下真空干燥7～8h。(5)红外光谱分析将合成的树脂经提纯后，在美国Perkin-Elmer公司的SpectrumGXIV5.0.1型红外光谱仪进行傅里叶变换红外光谱(FT4R)分析，测试条件：测试范围4000--400cm-1，扫描次数32次，分辨率4cm-1，制样方法为KBr片涂膜法。如图2-3所示，可以看出，图2是环氧树脂的红外谱图。图中，915cm-1处是环氧基的特征吸收峰，830cm-1和1509cm-1处是双酚A骨架的伸缩振动吸收峰，1246cm-1处芳香族脂肪族醚Ar-O-R的伸缩振动吸收峰，1582cm-1和1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种紫外光固化水性环氧丙烯酸树脂涂料，其特征在于，包括以下重量份的组分：环氧树脂40‑45；阻聚剂0.5‑1.0；丙烯酸树脂40‑45；催化剂1‑2；马来酸酐10‑15；光引发剂1‑2；去离子水10‑30；中和剂30‑40。

【技术特征摘要】
1.一种紫外光固化水性环氧丙烯酸树脂涂料，其特征在于，包括以下重量份的组分：环氧树脂40-45；阻聚剂0.5-1.0；丙烯酸树脂40-45；催化剂1-2；马来酸酐10-15；光引发剂1-2；去离子水10-30；中和剂30-40。2.根据权利要求1所述的一种紫外光固化水性环氧丙烯酸树脂涂料，其特征在于，所述的环氧树脂为双酚A环氧树脂；所述的阻聚剂为对苯二酚；所述的催化剂为N,N-二甲基苯胺；所述的水溶性光引发剂包括过氧化物的金属盐，过硫酸钾，偶氮二异丁脒盐酸盐，偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐，过硫酸铵；所述的中和剂为三乙胺。3.根据权利要求1所述的一种紫外光固化水性环氧丙烯酸树脂涂料，其特征在于，所述的马来酸酐的酸酐量与环氧树脂的环氧量的比为：3:1～4:1。4.根据权利要求1所述的一种紫外光固化水性环氧丙烯酸树脂涂料，其特征在于，所述的涂料在红外光谱中得810cm-1和1634cm-1处出现了C＝C双键的特征伸缩振动吸收峰，1727cm-1处出现了酯羰基的特征吸收峰和1248cm-1处酯基上的C-O振动吸收峰。5.一种如权利要求1～4中任一所述的紫外光固化水性环氧丙烯酸树脂涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将环氧树...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱忠敏，贾俊峰，苏爽，
申请(专利权)人：东来涂料技术上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31