一种紫外光固化阻燃环氧丙烯酸酯的制备方法及紫外光固化涂料技术

本发明专利技术公开了紫外光固化阻燃环氧丙烯酸酯的制备方法，以包含酸酐5.3～11.5份、二元醇3.0～6.7份、阻燃剂2.7～12.0份、环氧树脂E5138.3～38.5份、二元缩水甘油醚7.6～24.9份、丙烯酸11.5～21.1份的原料制备而成。本发明专利技术还公开了一种紫外光固化涂料，包含紫外光固化阻燃环氧丙烯酸酯75～85份、活性稀释剂13～20份、光引发剂1.6～4.6份和助剂0.2～0.6份。本发明专利技术通过酸酐改性引入双键及柔性链段，在增加柔韧性的同时提高交联密度，引入P、N或Br阻燃元素，赋予涂膜阻燃性能，制备的树脂黏度较低，便于施工；配制成涂料制成的UV固化涂膜柔韧性、阻燃性能优异，且硬度适中。且硬度适中。且硬度适中。

【技术实现步骤摘要】
一种紫外光固化阻燃环氧丙烯酸酯的制备方法及紫外光固化涂料


[0001]本专利技术涉及紫外光固化环氧丙烯酸酯，特别涉及一种紫外光固化阻燃环氧丙烯酸酯的制备方法及紫外光固化涂料。

技术介绍

[0002]利用紫光固化技术，通过光引发剂吸收紫外光而产生自由基或阳离子，引发体系中低聚物和活性稀释剂发生聚合和交联反应，从而形成网状结构的涂料体系称为紫外光(UV)固化涂料体系。我国于20世纪80年代开始进入紫光固化涂料领域，发展至今，已具备相对成熟的技术，成为整个涂料行业发展最快的领域之一。与传统的溶剂型、水性、高固体分等涂料相比，UV固化涂料是一种高效、环保、节能的涂料。随着紫外光固化技术的不断深入发展，应用领域逐渐从涂料扩展到了油墨、胶黏剂、3D打印、纳米材料、牙科材料等领域。光固化体系的配方主要包括三部分：(1)低聚物(或称树脂)，决定着材料基本的物理化学性能；(2)活性稀释剂(或称单体)，主要起稀释作用以调节体系黏度，对固化速率和材料性能也有一定的影响；(3)光引发剂，它吸收紫外光辐射能，引发低聚物和活性稀释剂发生交联聚合，从而达到固化的目的。
[0003]光固化低聚物是光固化涂料的主体部分，目前占据市场主导地位的光固化产品中，可供选择的低聚物主要有丙烯酸树脂，如丙烯酸酯化的丙烯酸树脂(PA)、聚酯丙烯酸树脂(PESA)、环氧丙烯酸树脂(EA)、聚醚丙烯酸树脂(PETA)和聚氨酯丙烯酸树脂(PUA)或乙烯基树脂(UPE)等。环氧丙烯酸酯是目前涂料技术中应用最广泛、用量最大的光固化低聚物。环氧丙烯酸酯对各种基材均表现出优异的附着力，固化速度快，成本低，具有良好的耐化学腐蚀性能，出色的电绝缘性，高拉伸和压缩强度以及热稳定性好等优点。然而，环氧丙烯酸酯由于分子之间的非共价相互作用，存在内应力大、性脆、黏度高和黄变等缺点，限制了其在某些特定领域的应用。为改善环氧丙烯酸酯的不足，国内外研究者进行了很多改性研究，大体归为物理改性与化学改性。物理改性通过在主体树脂中添加一些纳米材料，如纳米TiO2、纳米MMT、纳米Al2O3、石墨烯，纳米SiO2等。化学改性主要是通过对环氧树脂主链进行扩链或接枝一些特定功能的基团，改善树脂的不足或赋予树脂某种特定的功能作用，包括：有机酸改性、酸酐改性、多元醇改性、聚氨酯改性、磷酸(酯)改性、有机硅改性等。
[0004]另一方面，环氧丙烯酸酯的高可燃性限制了其在光纤、电子器件、涂料等领域的应用。阻燃剂是可提高可燃性聚合物难燃性的一种助剂，聚合物的阻燃体系一般包括添加型阻燃体系和反应型阻燃体系两大类，后者以其与树脂互溶性好、分散性好，耐迁移析出，毒性小，对材料其他性能影响小等优异性能而受到关注。目前，反应型阻燃剂种类繁多，可根据阻燃元素的种类将其分为：卤系阻燃剂、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、硅系阻燃剂以及协同阻燃体系。
[0005]中国专利技术专利CN109280450A公开了一种环氧丙烯酸树脂阻燃涂料及其制备方法，通过向基体树脂内添加反应型阻燃剂，阻燃剂与丙烯酸酯预聚物形成完全相容的整体，使
制备得到的所述阻燃涂料具有优异并持久的阻燃效果，但环氧丙烯酸酯固有的脆性大、黏度高等问题并未得到解决。

技术实现思路

[0006]为了克服现有技术的上述缺点与不足，本专利技术的目的在于提供一种紫外光固化阻燃环氧丙烯酸酯的制备方法，制备得到的环氧丙烯酸酯具有较低黏度、阻燃性能好。
[0007]本专利技术的另一目的在于提供一种紫外光固化涂料，用其制备的涂膜柔韧性达到1mm，涂膜硬度在H，且具有优异的阻燃性、热稳定性、耐水性和耐化学品性。
[0008]本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
[0009]一种紫外光固化阻燃环氧丙烯酸酯的制备方法，以包含酸酐、二元醇、阻燃剂、环氧树脂、二元缩水甘油醚和丙烯酸的原料制备而成；其中，按质量份数计，
[0010][0011]所述阻燃剂为N,N
‑
双(2
‑
羟乙基)氨基亚甲基膦酸二乙酯(FRC
‑
6)、双(4
‑
羟基苯基)苯基氧化膦或2,2
‑
双(溴甲基)
‑
1,3
‑
丙二醇中的一种；其中，N,N
‑
双(2
‑
羟乙基)氨基亚甲基膦酸二乙酯(FRC
‑
6)、双(4
‑
羟基苯基)苯基氧化膦、2,2
‑
双(溴甲基)
‑
1,3
‑
丙二醇的结构式如下：
[0012][0013]优选的，所述环氧树脂为环氧树脂E51。
[0014]优选的，所述阻燃剂与二元醇的摩尔比为2:1～1:2。
[0015]优选的，所述紫外光固化阻燃环氧丙烯酸酯的制备方法，具体包括以下步骤：
[0016]将酸酐、二元醇与阻燃剂加入反应容器中，再加入催化剂和阻聚剂，在氮气氛围下升温至80～90℃反应1～3小时至体系酸值稳定，然后加入环氧树脂、二元缩水甘油醚以及催化剂和阻聚剂，在80～100℃下反应至酸值低于5mgKOH/g，维持温度不变，滴加丙烯酸，滴加完成后升温至100～110℃进行反应，直至酸值降至10mgKOH/g，停止反应，降温出料。
[0017]优选的，所述二元醇为己二醇、辛二醇或癸二醇中的一种。
[0018]优选的，所述二元缩水甘油醚为1,4
‑
丁二醇二缩水甘油醚或1,6
‑
己二醇二缩水甘油醚中的一种。
[0019]优选的，所述催化剂为四乙基溴化铵、三苯基膦、对甲苯磺酸或N,N
’‑
二甲基苄胺中的一种。
[0020]优选的，所述阻聚剂为对苯二酚或对甲氧基苯酚中的一种。
[0021]优选的，所述酸酐为顺酐、衣康酸酐或柠康酸酐中的一种。
[0022]优选的，所述催化剂用量为原料总质量的1～2％。
[0023]优选的，所述阻聚剂用量为原料总质量的0.1～0.5％。
[0024]优选的，所述丙烯酸的加入量与酸酐加入量保持摩尔比为1:1
‑
4:1。
[0025]优选的，所述环氧树脂E51与二元缩水甘油醚加入量保持摩尔比为1:0.2～1:1；环氧基与羧基比例维持在1:1～1.1:1。
[0026]一种紫外光固化涂料，包括所述的紫外光固化阻燃环氧丙烯酸酯的制备方法制备得到的紫外光固化阻燃环氧丙烯酸酯、活性稀释剂和光引发剂；其中，按重量份计，
[0027][0028]优选的，所述活性稀释剂为甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、1,6
‑
己二醇二丙烯酸酯(HDDA)、二缩三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)中的一种。
[0029]优选的，所述光引发剂为1
‑
羟基环已基苯基酮(Irgacure
‑
184)、2,4,6
‑
三甲基苯甲酰基
‑
二苯基氧化膦(L本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种紫外光固化阻燃环氧丙烯酸酯的制备方法，其特征在于，以包含酸酐、二元醇、阻燃剂、环氧树脂、二元缩水甘油醚和丙烯酸的原料制备而成；其中，按质量份数计，所述阻燃剂为N,N
‑
双(2
‑
羟乙基)氨基亚甲基膦酸二乙酯、双(4
‑
羟基苯基)苯基氧化膦或2,2
‑
双(溴甲基)
‑
1,3
‑
丙二醇中的一种。2.根据权利要求1所述的紫外光固化阻燃环氧丙烯酸酯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将酸酐、二元醇与阻燃剂加入反应容器中，再加入催化剂和阻聚剂，在氮气氛围下升温至80～90℃反应1～3小时至体系酸值稳定，然后加入环氧树脂、二元缩水甘油醚以及催化剂和阻聚剂，在80～100℃下反应至酸值低于5mgKOH/g，维持温度不变，滴加丙烯酸，滴加完成后升温至100～110℃进行反应，直至酸值降至10mgKOH/g，停止反应，降温出料。3.根据权利要求1所述的紫外光固化阻燃环氧丙烯酸酯的制备方法，其特征在于，所述二元醇为己二醇、辛二醇或癸二醇中的一种。4.根据权利要求1所述的紫外光固化阻燃环氧丙烯酸酯的制备方法，其特征在于，所述二元缩水甘油醚为1,4
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丁二醇二缩水甘油醚或1,6
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己二醇二缩水甘油...

【专利技术属性】
技术研发人员：瞿金清，周玉妹，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：