一种氨酯油丙烯酸酯低聚物增韧改性高硬度光固化涂料组合物及其制备方法与流程

本发明属于高性能涂料技术制备领域，具体涉及一种氨酯油丙烯酸酯低聚物增韧改性高硬度光固化涂料组合物及其制备方法。

背景技术：

光聚合(uv)涂料是一种绿色环保型涂料。与传统热固化涂料相比，拥有固化速率快，节能环保的优势。紫外光聚合速率能达到以秒计，在涂料工业生产中，固化速率已达到2500-3000m/min，生产效率远远高于传统热固化涂料。与热固化涂料相比，光聚合涂料能耗也较少，一般为其1/5～1/10。光聚合涂料同时可以减少使用或不使用有机溶剂，减少了挥发性有机物的排放，是一种环境友好型涂料，近年来其生产和应用得到较大发展，成为光聚合领域规模较大的产品。

光聚合涂料作为光聚合产品的最大用途之一，目前发展非常迅速。最初光聚合涂料用于木器、家具等行业，而且以平面涂装为主，所用光源为汞灯光源，我国木地板90％以上采用光聚合涂装，节省大量能源、降低voc排放。随着光聚合技术发展，光聚合技术应用领域逐步拓展，目前光固化涂料的应用领域包括纸基的光固化涂料、光固化印铁涂料、光固化光纤涂料、手机外壳、家电外壳、塑料包装等塑料基光固化涂料。随着光固化涂料应用的拓展，对光固化涂层的性能要求越来越高。

对于防护性涂层，其面涂层通常需要具有较高的耐刮伤性能，耐磨性，高硬度的性能需求。通常采用高硬度的环氧丙烯酸酯树脂和高官能度丙烯酸酯单体配合获得高硬度。但是涂层通常较脆、容易破裂；而且其高官能度单体体积收缩大，涂层应力高。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于克服现有技术中存在的技术缺陷，提供一种氨酯油丙烯酸酯低聚物增韧改性高硬度光固化涂料组合物及其制备方法，利用植物油脂肪酸改性的聚氨酯丙烯酸酯树脂，并将该丙烯酸酯树脂用于高硬度光固化涂层的增韧改性，制备获得了兼具柔韧性和高硬度的光固化涂料组合物；且所涉及原料在市面上易于获得，成本合理，适合大规模量产。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

本发明首先提供一种氨酯油丙烯酸酯低聚物增韧改性高硬度光固化涂料组合物，按质量份计，由以下组分组成：

其中，上述光固化涂料组合物中，氨酯油丙烯酸酯低聚物具有以下结构通式：

其中，r1为

中的任意一种；

r2为n的取值为200-400；

r3为r4为植物油脂肪酸的脂肪链。

进一步的，r4具体为油酸、亚油酸、亚麻油酸或脱水蓖麻油酸的不饱和脂肪酸的脂肪链结构，r4占树脂总质量的8-10％。

进一步的，所述高官能度丙烯酸酯单体为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷四丙烯酸酯或双季戊四醇六丙烯酸酯中的任意一种或多种。

进一步的，所述双官能度丙烯酸酯单体为二缩三丙二醇二丙烯酸酯(tpgda)或新戊二醇二丙烯酸酯(npgda)。

进一步的，所述光引发剂具有以下质量份数的各组分组成：

进一步的，所述流平剂为byk373、byk325或byk331中的一种。

进一步的，所述附着力促进剂为byk4500或byk4510。

本发明还提供一种氨酯油丙烯酸酯低聚物增韧改性高硬度光固化涂料组合物的制备方法，具体步骤如下：

按照上述各原料组分，首先称取双官能度丙烯酸酯单体，向其中加入光引发剂，搅拌使其完全溶解，存放于暗室中备用；

然后，再称取双官能度丙烯酸酯单体、高官能度丙烯酸酯单体、环氧丙烯酸酯树脂以及氨酯油丙烯酸酯低聚物，加热至一定温度，搅拌，混合均匀，得到树脂组合物；

最后，向上述的树脂组合物中加入流平剂和附着力促进剂，搅拌均匀后，再加入溶解有光引发剂的双官能度丙烯酸酯单体，搅拌均匀后，即得氨酯油丙烯酸酯低聚物增韧改性高硬度光固化涂料组合物。

进一步的，所述加热至一定温度为45℃～50℃。

本发明的优点和技术效果是：

(1)本发明利用植物油脂肪酸改性的聚氨酯丙烯酸酯树脂，并将该丙烯酸酯树脂用于高硬度光固化涂层的增韧改性，制备获得了兼具柔韧性和高硬度的光固化涂料组合物；涉及的工艺简单可控，且涉及的原料来源广泛、价格低廉，适合大规模量产。

(2)本发明制备的氨酯油改性高硬度光固化涂料组合物，固化后涂层具有较高的硬度，硬度可达到3h，且可通过1.0mm的柔韧性测试；采用的不饱和脂肪酸碳链具有低表面能，故而对高极性表面具有良好的润湿作用；同时，不饱和脂肪酸可通过加热促进氧化固化，在高硬度的光固化交联网络基础上形成高柔性的植物油交联网络，赋予涂层高性能。

具体实施方式

下面结合具体实施实例对本发明做进一步说明。

实施例1:

按表1的配方表，首先称取双官能度丙烯酸酯单体，向其中加入光引发剂，搅拌使其完全溶解，存放于暗室中备用；

然后，再称取双官能度丙烯酸酯单体、高官能度丙烯酸酯单体、环氧丙烯酸酯树脂以及氨酯油丙烯酸酯低聚物，加热至45℃，搅拌，混合均匀，得到树脂组合物；

最后，向上述的树脂组合物中加入流平剂和附着力促进剂，搅拌均匀后，再加入溶解有光引发剂的双官能度丙烯酸酯单体，搅拌均匀后，即得氨酯油丙烯酸酯低聚物增韧改性高硬度光固化涂料组合物。

固化条件：以马口铁为基材50*100*0.8mm；涂层湿膜厚度25μm；履带式光固化机，光罩能量120mj；固化后暗室中放置24h后测试性能。

测试条件：

附着力：百格法，2mm间距，3m600#胶带粘剥；

铅笔硬度：负载1000g，45°角，三菱铅笔；

柔韧性：qtx漆膜弹性测试仪；gb/t1731-93

抗冲击性：漆膜冲击器，重锤质量1kg；gb/t1732-93

实施例1中所用的氨酯油丙烯酸酯低聚物的r4为豆油酸，油脂的质量分数为8％；环氧丙烯酸酯树脂选用江苏三木公司sm6004；所用高官能度丙烯酸酯单体为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和双季戊四醇六丙烯酸酯按质量比5:1组成；所用的双官能度单体为二缩三丙二醇二丙烯酸酯；所用流平剂为byk373，所用附着力促进剂为byk4500。

实施例2：

实施例2的实施方式与实施例1相同，差异在于所用的氨酯油丙烯酸酯低聚物的r4为亚油酸，油脂的质量分数为8％；各组分质量份数，如配方表1所示。

实施例3：

实施例3的实施方式与实施例1相同，差异在于所用的氨酯油丙烯酸酯低聚物的r4为亚麻油酸，油脂的质量分数为8％；各组分质量份数，如配方表1所示。

实施例4：

实施例4的实施方式与实施例1相同，差异在于所用的氨酯油丙烯酸酯低聚物的r4为脱水蓖麻油酸，油脂的质量分数为8％；各组分质量份数如配方表1所示。

实施例5：

实施例5的实施方式与实施例1相同，差异在于所用的氨酯油丙烯酸酯低聚物的r4为豆油酸，油脂的质量分数为9％；所用高官能度丙烯酸酯单体为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯；各组分质量份数如配方表1所示。

实施例6：

实施例6的实施方式与实施例1相同，差异在于所用的氨酯油丙烯酸酯低聚物的r4为豆油酸，油脂的质量分数为10％；所用的双官能度单体为1,6-己二醇二丙烯酸酯；各组分质量份数如配方表1所示。

实施例7：

实施例7的实施方式与实施例1相同，差异在于所用的氨酯油丙烯酸酯低聚物的r4为豆油酸，油脂的质量分数为10％；所用流平剂为byk325，所用附着力促进剂为byk4510；各组分质量份数如配方表1所示。

实施例8：

实施例8的实施方式与实施例1相同，差异在于所用高官能度丙烯酸酯单体为双三羟甲基丙烷四丙烯酸酯；所用的流平剂为byk331，所用附着力促进剂为byk4510；各组分质量份数如配方表1所示。

表1实施例1-8中各组分原料组成及其质量份数

分别对实施例1-8所制备的光组合物固化后涂层性能测试，具体进行了附着力、铅笔硬度、柔韧性和抗冲击性能测试。测试结果如表2所示：

表2各实施例涂层性能测试结果

从表2可以看出，实施例1-8所制备的高硬度耐磨光固化涂层组合物硬度高，可达到3h；附着力优异，达到5b；且可通过1.0mm的柔韧性测试，同时具备良好的抗冲击性。

说明：以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

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