一种高硬度疏水型紫外光固化涂料的制备方法技术

本发明专利技术涉及紫外光固化涂料制备技术领域，具体涉及一种高硬度疏水型紫外光固化涂料的制备方法。本发明专利技术以自制环氧丙烯酸酯为基材，改性纳米二氧化硅和改性纳米二氧化钛粉末作为促进剂，并辅以三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和碳酸钙等制备得到高硬度疏水型紫外光固化涂料，首先利用乙二醇对环氧树脂进行改性，再利用异丙基三（焦磷酸二辛酯）钛酸酯对纳米二氧化硅进行改性，提高了紫外光固化涂料的附着力，利用硅溶胶对纳米二氧化钛粉末进行改性，将其和植物油以及河底淤泥共混发酵，利用无机颗粒对涂料内部孔隙进行有效的填充，继续添加碳酸钙，提高了涂膜的致密度，增强了涂膜的黏结强度和耐水性能，具有广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种高硬度疏水型紫外光固化涂料的制备方法
本专利技术涉及紫外光固化涂料制备
，具体涉及一种高硬度疏水型紫外光固化涂料的制备方法。
技术介绍
紫外光固化涂料是利用紫外光引发具有化学活性的液态材料快速进行聚合、交联等反应而快速固化成膜的一种涂料。它利用紫外光的能量引发涂料中的低分子预聚体或齐聚体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，实质上是通过形成化学键实现化学干燥。紫外光固化涂料是一种高效环保的固化涂料，具有固化速度快、固化温度低、生产效率高、节省能源、不含有机溶剂、适合流水线生产等优点。在过去的几年中，紫外光固化涂料在光纤涂层、DVD粘合剂、信用卡、木材、饮料罐、食品包装、杂志封面、医疗器械和汽车行业中都有着十分迅速的发展。由于不含有机溶剂，从而大大消除了挥发性有机化合物对环境的污染。紫外光固化涂料应用广泛的低聚物主要是环氧丙烯酸酯和聚氨酯丙烯酸酯两大类，其中环氧丙烯酸酯是目前国内光固化行业中消耗量最大的一类低聚物，环氧丙烯酸酯具有优异的综合性能，既具有环氧树脂的高模量、高强度、耐化学品和优良防腐蚀性，又兼具丙烯酸树脂光泽、丰满度和耐候性好等特点。但是环氧丙烯酸酯类涂料经光固化后收缩率大、产生收缩应力，导致涂膜性脆、附着力和耐冲击力差、以及涂膜的柔韧性差、硬度低、耐腐蚀性能较差等，使其应用领域受到极大限制。因此，研制出一种能够解决上述性能问题的紫外线光固化涂料非常有必要。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题：针对目前普通环氧丙烯酸酯类涂料经光固化后收缩率大、产生收缩应力，导致涂膜附着力、硬度低和耐水性差，使其应用领域受到极大限制的缺陷，提供了一种高硬度疏水型紫外光固化涂料的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下所述的技术方案是：一种高硬度疏水型紫外光固化涂料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）将纳米二氧化硅、十六烷基三甲基溴化铵和无水乙醇混合置于烧杯中搅拌反应，得到反应物，将反应物放入烘箱中烘干，得到干燥纳米二氧化硅，再将干燥纳米二氧化硅、异丙基三（焦磷酸二辛酯）钛酸酯和无水乙醇混合搅拌，离心分离，得到下层沉淀，将下层沉淀干燥即得改性纳米二氧化硅；（2）将双酚A型环氧树脂、乙二醇和三乙胺混合置于装有冷凝器、温度计和搅拌器的四口烧瓶中回流反应，得到改性环氧树脂，再向四口烧瓶中加入改性环氧树脂质量3%的丙烯酸，继续保温回流反应，冷却出料，得到自制环氧丙烯酸酯；（3）将纳米二氧化钛、去离子水及十二烷基磺酸钠混合置于烧杯中搅拌，得到自制浆液，用盐酸调节自制浆液的pH值为4～6，调节后向自制浆液中加入自制浆液体积1%的硅溶胶，继续混合搅拌，得到自制搅拌物，继续向自制搅拌物中加入自制搅拌物质量7%的芝麻油和自制搅拌物质量0.4%的河底淤泥，装入发酵罐中，密封发酵，发酵结束后，取出发酵产物，研磨出料，得到改性纳米二氧化钛粉末；（4）按重量份数计，分别称取32～40份自制环氧丙烯酸酯、12～16份改性纳米二氧化硅和6～8份改性纳米二氧化钛粉末混合置于搅拌机中搅拌，再添加4～6份三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、2～4份1-羟基环己基苯基甲酮和1～3份碳酸钙，继续保持转速混合搅拌，出料，即得高硬度疏水型紫外光固化涂料。步骤（1）所述的纳米二氧化硅、十六烷基三甲基溴化铵和无水乙醇的质量比为4：1：2，搅拌温度为60～80℃，搅拌时间为1～2h，烘干温度75～85℃，烘干时间为12～16min，干燥纳米二氧化硅、异丙氧基三（焦磷酸二辛酯）钛酸酯和无水乙醇的质量比为3：1：2，混合搅拌时间为45～60min。步骤（2）所述的双酚A型环氧树脂、乙二醇和三乙胺的质量比为4：2：1，回流反应温度为45～65℃，回流反应时间为20～30min，继续回流反应时间为45～65min。步骤（3）所述的纳米二氧化钛、去离子水及十二烷基磺酸钠的质量比为5：3：1，搅拌时间为10～12min，盐酸的质量分数为24%，硅溶胶的质量分数为20%，继续搅拌时间为6～8min，发酵温度为35～55℃，发酵时间为9～11天。步骤（4）所述的搅拌转速为200～240r/min，搅拌时间为16～20min，继续搅拌时间为1～2h。本专利技术与其他方法相比，有益技术效果是：（1）本专利技术以自制环氧丙烯酸酯为基材，改性纳米二氧化硅和改性纳米二氧化钛粉末作为促进剂，并辅以三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和碳酸钙等制备得到高硬度疏水型紫外光固化涂料，首先利用乙二醇在催化剂的作用下对环氧树脂进行改性，使得改性涂料固化后具有丙烯酸附着力强的特性，又因环氧树脂分子中的羟基和醚键具有极性，分子相邻界面之间会产生电磁键力，从而提高了树脂结构紧密度和硬度，使得紫外光固化涂料的附着力和硬度都得到提高，再利用异丙基三（焦磷酸二辛酯）钛酸酯对纳米二氧化硅进行表面改性，其中异丙基三（焦磷酸二辛酯）钛酸酯属于焦磷酸酯基型表面活性剂，其分子中含有羟基，能够与纳米二氧化硅表面发生羟基反应，同时能够与基材形成键合作用，使得纳米二氧化硅与基材形成良好的相容性，从而提高了紫外光固化涂料的附着力；（2）本专利技术利用硅溶胶对纳米二氧化钛粉末进行表面改性，将其和植物油以及河底淤泥共混发酵，利用微生物将植物油分解产生亲油性酯基，并在微生物的自交联作用下使得酯基接枝到纳米二氧化钛粉末表面，提高了纳米二氧化钛粉末和基材的相容性，从而使基材和无机颗粒间界面结合能力得到增强，利用无机颗粒对涂料内部孔隙进行有效的填充，形成具有增强效应的杂化网络结构，再次提高紫外光固化涂料的附着力和硬度，另外这些纳米粒子在涂膜中呈现均匀分散性，能够与有机材料形成具有比表面积大和结合力强的网络结构，有利于紫外光固化涂料的硬度得到提高，继续添加碳酸钙，其中碳酸钙具有极佳的渗透力，有效地填充和堵塞涂膜中的孔隙，提高了涂膜的致密度，增强了涂膜的黏结强度和耐水性能，从而使紫外光固化涂料的疏水性得到提高，具有广泛的应用前景。具体实施方式按质量比为4：1：2将纳米二氧化硅、十六烷基三甲基溴化铵和无水乙醇混合置于烧杯中，在温度为60～80℃下搅拌反应1～2h，得到反应物，将反应物放入烘箱中，在温度75～85℃下烘干12～16min，得到干燥纳米二氧化硅，再将干燥纳米二氧化硅、异丙基三（焦磷酸二辛酯）钛酸酯和无水乙醇按质量比为3：1：2混合搅拌45～60min，离心分离得到下层沉淀，将下层沉淀干燥即得改性纳米二氧化硅；按质量比为4：2：1将双酚A型环氧树脂、乙二醇和三乙胺混合置于装有冷凝器、温度计和搅拌器的四口烧瓶中，在温度为45～65℃下回流反应20～30min，得到改性环氧树脂，再向四口烧瓶中加入改性环氧树脂质量3%的丙烯酸，继续保温回流反应45～65min，冷却出料，得到自制环氧丙烯酸酯；将纳米二氧化钛、去离子水及十二烷基磺酸钠按质量比为5：3：1混合置于烧杯中搅拌10～12min，得到自制浆液，用质量分数为24%的盐酸调节自制浆液的pH值为4～6，调节后向自制浆液中加入自制浆液体积1%的质量分数为20%的硅溶胶，继续混合搅拌6～8min，得到自制搅拌物，继续向自制搅拌物中加入自制搅拌物质量7%的芝麻油和自制搅拌物质量0.4%的河底淤泥，装入发酵罐中，在温度为35～55℃下密封发酵9～11天，发酵结束后，取出发酵产物，研本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高硬度疏水型紫外光固化涂料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）将纳米二氧化硅、十六烷基三甲基溴化铵和无水乙醇混合置于烧杯中搅拌反应，得到反应物，将反应物放入烘箱中烘干，得到干燥纳米二氧化硅，再将干燥纳米二氧化硅、异丙基三（焦磷酸二辛酯）钛酸酯和无水乙醇混合搅拌，离心分离，得到下层沉淀，将下层沉淀干燥即得改性纳米二氧化硅；（2）将双酚A型环氧树脂、乙二醇和三乙胺混合置于装有冷凝器、温度计和搅拌器的四口烧瓶中回流反应，得到改性环氧树脂，再向四口烧瓶中加入改性环氧树脂质量3%的丙烯酸，继续保温回流反应，冷却出料，得到自制环氧丙烯酸酯；（3）将纳米二氧化钛、去离子水及十二烷基磺酸钠混合置于烧杯中搅拌，得到自制浆液，用盐酸调节自制浆液的pH值为4～6，调节后向自制浆液中加入自制浆液体积1%的硅溶胶，继续混合搅拌，得到自制搅拌物，继续向自制搅拌物中加入自制搅拌物质量7%的芝麻油和自制搅拌物质量0.4%的河底淤泥，装入发酵罐中，密封发酵，发酵结束后，取出发酵产物，研磨出料，得到改性纳米二氧化钛粉末；（4）按重量份数计，分别称取32～40份自制环氧丙烯酸酯、12～16份改性纳米二氧化硅和6～8份改性纳米二氧化钛粉末混合置于搅拌机中搅拌，再添加4～6份三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、2～4份1‑羟基环己基苯基甲酮和1～3份碳酸钙，继续保持转速混合搅拌，出料，即得高硬度疏水型紫外光固化涂料。...

【技术特征摘要】
1.一种高硬度疏水型紫外光固化涂料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）将纳米二氧化硅、十六烷基三甲基溴化铵和无水乙醇混合置于烧杯中搅拌反应，得到反应物，将反应物放入烘箱中烘干，得到干燥纳米二氧化硅，再将干燥纳米二氧化硅、异丙基三（焦磷酸二辛酯）钛酸酯和无水乙醇混合搅拌，离心分离，得到下层沉淀，将下层沉淀干燥即得改性纳米二氧化硅；（2）将双酚A型环氧树脂、乙二醇和三乙胺混合置于装有冷凝器、温度计和搅拌器的四口烧瓶中回流反应，得到改性环氧树脂，再向四口烧瓶中加入改性环氧树脂质量3%的丙烯酸，继续保温回流反应，冷却出料，得到自制环氧丙烯酸酯；（3）将纳米二氧化钛、去离子水及十二烷基磺酸钠混合置于烧杯中搅拌，得到自制浆液，用盐酸调节自制浆液的pH值为4～6，调节后向自制浆液中加入自制浆液体积1%的硅溶胶，继续混合搅拌，得到自制搅拌物，继续向自制搅拌物中加入自制搅拌物质量7%的芝麻油和自制搅拌物质量0.4%的河底淤泥，装入发酵罐中，密封发酵，发酵结束后，取出发酵产物，研磨出料，得到改性纳米二氧化钛粉末；（4）按重量份数计，分别称取32～40份自制环氧丙烯酸酯、12～16份改性纳米二氧化硅和6～8份改性纳米二氧化钛粉末混合置于搅拌机中搅拌，再添加4～6份三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、2～4份1-羟基环己基苯基甲酮和1～3份碳酸钙，继续保持转...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建峰，杨明忠，张建初，
申请(专利权)人：陈建峰，
类型：发明
国别省市：江苏,32