一种植物油与有机硅复合改性、可UV固化的纳米二氧化硅、制备方法及其应用技术

本发明专利技术涉及一种植物油与有机硅复合改性可UV固化纳米二氧化硅、制备方法及其在水性UV木器涂料中的应用，由包含以下重量含量的组分反应制得：异氰酸酯11‑18.5％、改性植物油多元醇24‑37％、羟基丙烯酸酯4‑14％、纳米二氧化硅27.5‑44％、端羟基硅油2.5‑5％，氨基硅烷偶联剂2.5‑5％。本发明专利技术制备的改性纳米二氧化硅可参与UV树脂的固化反应，使得涂料中消光粉与树脂的结合更加致密，可有效解决哑光涂料漆膜随时间延长出现的返白问题。同时，植物油与有机硅复合改性的纳米二氧化硅在应用于哑光涂料时，可赋予漆膜更加优异的耐化学品性和更加细腻的手感。

【技术实现步骤摘要】
一种植物油与有机硅复合改性、可UV固化的纳米二氧化硅、制备方法及其应用
本专利技术涉及水性木器涂料领域，具体涉及一种植物油与有机硅复合改性、可UV固化的纳米二氧化硅、制备方法及其在水性UV木器涂料中的应用。
技术介绍
当今，环境问题已日益受到世界各国政府的高度重视。在涂料领域，传统溶剂型涂料因其高VOC排放、对人体及环境危害较大，在越来越多的应用领域中受到限制。相比之下，水性环保涂料的优越性日益突出。与普通水性涂料相比，水性UV涂料具有更加高效的生产效率，同时综合性能优异，正成为木器涂料领域新的发展方向。在不同的水性木器涂料的细分应用方向，哑光漆都占据着大部分的应用市场。哑光漆主要通过树脂与各类消光粉搭配从而实现最终不同的漆膜光泽。但目前水性树脂与消光粉搭配后普遍存在漆膜随时间延长出现返白、表面效果不够细腻光滑，手感欠缺等问题，带来漆膜应用性能和表观效果的下降。随着水性技术的不断发展，解决这一类问题的要求也日益突出。在哑光木器漆应用中，消光粉的性能对最终木器涂料漆膜的性能具有直接的重要影响。目前，对于适用于水性木器涂料体系的改性消光粉研究较少。针对此类问题，本专利技术提供了一种新的植物油与有机硅复合改性可UV固化纳米二氧化硅的制备方法，该方法制备的改性纳米二氧化硅适用于水性木器涂料哑光体系，尤其适用于水性UV木器涂料哑光体系。在保持优异消光效率的前提下，可明显改善哑光漆膜的返白问题，提升漆膜的耐化学品性，并赋予漆膜更加舒适的手感，实现水性木器涂料在更高端领域的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有水性木器涂料领域存在的问题以及对水性涂料耐化学品性、手感等性能提出更高的要求，提供一种植物油与有机硅复合改性、可UV固化的纳米二氧化硅、制备方法及其在水性UV木器涂料中的应用。该改性纳米二氧化硅可参与树脂交联固化，具有优异的树脂相容性，可有效解决哑光漆膜的返白问题，同时可有效提升漆膜的耐化学品性和表面手感。为实现以上的技术效果，本专利技术采用如下的技术方案：一种植物油与有机硅复合改性、可UV固化的纳米二氧化硅，其特征在于，以各组分的固体份总重量为100wt％计，由以下重量百分比的组分反应制得：在一个优选的实施方案中，所述的植物油与有机硅复合改性、可UV固化的纳米二氧化硅，其特征在于，以各组分的固体份总重量为100wt％计，由以下重量百分比的组分反应制得：在一个优选的实施方案中，所述改性纳米二氧化硅反应体系中还包括溶剂；所述溶剂选自丙酮、甲乙酮、叔丁基甲醚、四氢呋喃、甲醇、乙醇、异丙醇以及正丁烷、正庚烷中的一种或多种，优选自丙酮、正庚烷或乙醇中的一种或多种。在一个优选的实施方案中，所述组分(a)选自二异氰酸酯、NCO大于2的多异氰酸酯中的一种或多种；优选的，所述组分(a)选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯或二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种，更优选为异佛尔酮二异氰酸酯或二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或两种。在一个优选的实施方案中，所述组分(b)选自蓖麻油或氢化蓖麻油或大豆油醇解物中的一种或多种，其羟值均为50-500mgKOH/g。在一个优选的实施方案中，所述组分(c)为含有一个羟基基团且含有至少一个(甲基)丙烯酸酯基团的化合物；优选的，所述组分(c)选自(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯、(甲基)丙烯酸羟丁酯、季戊四醇三丙烯酸酯、聚氧化亚乙基单(甲基)丙烯酸酯、聚氧化亚丙基单(甲基)丙烯酸酯或任何进一步与内酯或交酯反应的羟基化单体；更优选的，所述组分(c)选自季戊四醇三丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯中的一种或几种。在一个优选的实施方案中，所述组分(d)的表面羟基含量为2-6mmol/g。在一个优选的实施方案中，所述组分(e)选自官能度为2的端羟基聚二甲基硅氧烷；优选的，所述组分(e)的数均分子量为300-2000，更优选为500-1000。在一个优选的实施方案中，所述组分(f)选自单氨基、双氨基、三氨基以及多氨基硅烷偶联剂中的一种或几种；优选的，所述氨基硅烷偶联剂选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、苯氨基甲基三乙氧基硅烷、苯氨基甲基三甲氧基硅烷中的一种或多种。本专利技术的另一方面，一种前述的植物油与有机硅复合改性、可UV固化的纳米二氧化硅的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)在35-55℃条件下，将一定计量比的组分(a)、(b)与适量溶剂置于反应釜中反应制得植物油改性预聚体；(2)升温至65～75℃，向反应釜中加入一定计量比的组分(c)及适量溶剂，继续反应，至剩余NCO含量达到理论值，停止反应，脱去溶剂即制得丙烯酸酯半封端植物油改性预聚体，备用；(3)将一定计量比的组分(d)、(e)置于溶剂中分散、静置，制得有机硅表面修饰二氧化硅，将其干燥后重新分散于溶剂中，加入一定计量比的组分(f)，升温至45-55℃进行反应，制得表面双重修饰的纳米二氧化硅；(4)将步骤(3)所得产物重新分散于溶剂中，升温至65-75℃，加入步骤(2)制得丙烯酸酯半封端植物油改性预聚体继续反应，反应结束后将产物用所述溶剂抽滤，即制得植物油与有机硅复合改性可UV固化纳米二氧化硅。本专利技术的再一方面，一种前述的植物油与有机硅复合改性、可UV固化的纳米二氧化硅在水性UV木器涂料中的应用。本专利技术通过采用上述技术方案，获得了如下的有益效果：(1)本专利技术通过采用植物油与有机硅油对纳米二氧化硅表面进行修饰，使得改性后的纳米二氧化硅粒子具有非常优异的树脂相容性，在应用于哑光涂料时，可有效解决消光粉料与基体树脂相容性差带来的一系列问题，同时，在改性纳米粒子表面接枝双键链段，使得改性纳米粒子可参与UV树脂的交联固化反应，对于提升最终漆膜的硬度、耐化学品性等性能具有显著的作用。(2)本专利技术通过采用植物油与有机硅油对纳米二氧化硅进行复合改性，该改性纳米二氧化硅可参与UV树脂固化反应，使得涂料中消光粉与树脂的结合更加致密，可有效解决哑光涂料漆膜随时间延长出现的返白问题。同时，植物油与有机硅复合改性的纳米二氧化硅在应用于哑光涂料时，可赋予漆膜更加优异的耐化学品性和更加细腻的手感。具体实施方式为了更好的理解本专利技术的技术方案，下面的实施例将对本专利技术所提供的方法予以进一步的说明，但本专利技术不限于所列出的实施例，还应包括在本专利技术的权利要求范围内其他任何公知的改变。本专利技术的一种植物油与有机硅复合改性、可UV固化的纳米二氧化硅，用作水性UV木器涂料中的添加剂，用于解决哑光涂料漆膜随时间延长出现的返白问题，同时赋予漆膜更加优异的耐化学品性和更加细腻的手感。该植物油与有机硅复合改性、可UV固化的纳米二氧化硅，由以下重量百分比的组分反应制得，以各本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种植物油与有机硅复合改性、可UV固化的纳米二氧化硅，其特征在于，以各组分的固体份总重量为100wt％计，由以下重量百分比的组分反应制得：/n

【技术特征摘要】
1.一种植物油与有机硅复合改性、可UV固化的纳米二氧化硅，其特征在于，以各组分的固体份总重量为100wt％计，由以下重量百分比的组分反应制得：





2.根据权利要求1所述的植物油与有机硅复合改性、可UV固化的纳米二氧化硅，其特征在于：所述改性纳米二氧化硅反应体系中还包括溶剂；所述溶剂选自丙酮、甲乙酮、叔丁基甲醚、四氢呋喃、甲醇、乙醇、异丙醇以及正丁烷、正庚烷中的一种或多种，优选自丙酮、正庚烷或乙醇中的一种或多种。


3.根据权利要求1或2所述的植物油与有机硅复合改性、可UV固化的纳米二氧化硅，其特征在于，所述组分(a)选自二异氰酸酯、NCO大于2的多异氰酸酯中的一种或多种；优选的，所述组分(a)选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯或二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种，更优选为异佛尔酮二异氰酸酯或二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或两种。


4.根据权利要求1或2所述的植物油与有机硅复合改性、可UV固化的纳米二氧化硅，其特征在于，所述组分(b)选自蓖麻油或氢化蓖麻油或大豆油醇解物中的一种或多种，其羟值均为50-500mgKOH/g。


5.根据权利要求1或2所述的植物油与有机硅复合改性、可UV固化的纳米二氧化硅，其特征在于，所述组分(c)为含有一个羟基基团且含有至少一个(甲基)丙烯酸酯基团的化合物；优选的，所述组分(c)选自(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯、(甲基)丙烯酸羟丁酯、季戊四醇三丙烯酸酯、聚氧化亚乙基单(甲基)丙烯酸酯、聚氧化亚丙基单(甲基)丙烯酸酯或任何进一步与内酯或交酯反应的羟基化单体；更优选的，所述组分(c)选自季戊四醇三丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯中的一种或几种。


6.根据权利要求1或2所述的植物油与有机硅复合改性、可UV固化的纳米二氧化硅，其特征在于，所述组分(d)的表面羟基含量为2-6mmol/g。

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【专利技术属性】
技术研发人员：孙常青，李燕，杨瑶瑶，孙伟祖，
申请(专利权)人：万华化学集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37