一种UV固化涂料及其制备方法和应用与流程

本技术涉及功能性涂料的，主要涉及一种uv固化涂料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、紫外光(uv)板材是一种表面经过uv处理保护的板材，其制备方式通常是向普通木板、硅钙板等板材上喷涂uv固化涂料后经过uv光固化机干燥，而uv固化涂料经过uv照射后会在板材表面快速固化成膜并形成涂层，最终制得uv板材。uv固化涂料的主要成分通常包括低聚物、单体以及uv引发剂，其中，低聚物是一种相对分子质量介于小分子和高分子之间的物质，也是涂料的主要成膜物质，uv引发剂则能在uv的照射下分解产生自由基，从而引发低聚物和单体的聚合反应，使涂料固化成膜，在板材表面形成涂层。该涂层具有优异的物理性能和化学稳定性，能够起到保护板材、美化板材外观的作用。

2、由于uv板材具有涂层成型时间短、外形美观和具有耐磨能力的优点，其适用范围逐步扩大，这就要求uv板材能够满足更多的使用需求，尤其是防水、防油或耐涂污等普适性需求。现有的技术手段是通过向uv固化涂料内添加具有功能性的物质，例如具有耐涂污能力的防污剂，以此强化涂料成膜后的防污能力。

3、目前最为常用的防污剂就是纳米粒子，其具有吸附污染物并依靠自身高活性分解污染物的能力，能够达到很高的抗污水平，然而，由于大多数纳米粒子分散性不佳，很难均匀分散于涂料的混合体系之中，同时在uv光照固化uv涂料的过程中还极易发生粒子团聚现象，从而降低了涂料内部的均匀程度，进而使得uv板材无法达到预期中的抗污效果，并且uv固化涂料成膜时的流平效果也会受到一定影响，涂层平整度因此变差，耐磨能力也大打折扣，在一定程度上降低了uv板材的使用寿命。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本技术提供一种uv固化涂料及其制备方法和应用。

2、第一方面，本技术提供了一种uv固化涂料，采用如下的技术方案：

3、一种uv固化涂料，包括以下重量份的组分：低聚物55-60份；单体稀释剂35-40份；uv引发剂7-9份；纳米粒子4-5份；分散剂1.5-1.8份；流平剂0.5-0.8份；其他助剂1.8-2.2份；其中纳米粒子经过分散液活化预处理。

4、可选的，所述纳米粒子为纳米二氧化硅、纳米氧化铝和纳米二氧化钛中的至少一种。

5、通过采用上述技术方案，本技术利用了能够吸附污染物并能够依靠自身高活性分解污染物的纳米粒子作为抗污剂，提升了uv固化涂料的抗污能力，同时对纳米粒子进行分散液活化预处理，提升了纳米粒子表面的空间位阻，纳米粒子与纳米粒子之间由此分散开来，降低了纳米粒子的团聚程度；又利用了分散剂降低了纳米粒子在uv光照固化过程中发生大面积团聚的可能性，分散剂和分散液整体提升了涂料内部的均匀程度，使得涂料固化成膜时的流平效果好，进而使得uv板材具有良好的抗污效果以及较高的耐磨能力。

6、优选的，所述纳米粒子为纳米氧化铝。

7、通过采用上述技术方案，本技术将纳米氧化铝作为纳米粒子，相比于纳米二氧化硅和纳米二氧化钛，纳米氧化铝具有更高的附着能力，能够使得涂料固化形成的涂层与板材之间贴合更为紧密，附着效果更优，从而提升了涂层的抗磨能力。

8、优选的，所述纳米粒子采用分散液进行活化预处理的具体步骤如下：i、制备分散液：将重量比为(42-48):(15-16):(23-25):(48-50)的4-乙烯基苯磺酸钠盐水合物、甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯、2-(二甲基氨)乙基丙烯酸酯和水混合均匀，并向体系内加入引发剂，然后将所得混合物在惰性气体保护下于75-78℃的温度下反应4.8-5.0h，冷却至室温后得到分散液，所述引发剂用量为4-乙烯基苯磺酸钠盐水合物、甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯和2-(二甲基氨)乙基丙烯酸酯总量的3-3.2wt％；

9、ii、分散纳米粒子：将重量比为(50-55):(0.8-0.9)的纳米粒子和步骤i中得到的分散液混合后分散于水中，得到纳米粒子浓度为8-9wt％的混合液，将混合液在超声条件下搅拌1.0-1.2h后过滤，得到预处理纳米粒子。

10、通过采用上述技术方案，本技术利用4-乙烯基苯磺酸钠盐水合物、甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯和2-(二甲基氨)乙基丙烯酸酯制得了分散液，又将具有良好抗污能力的纳米粒子在超声条件下与分散液均匀分散于水中，得到了活化预处理纳米粒子，本技术制得的分散液具有很高的分散能力，能够有效提升纳米粒子的分散程度，使其十分均匀地分散于涂料中，也就使得涂料具有更高的内部均匀程度，从而使得涂层具有更加良好的平整度，进而具有更高的耐磨能力和抗污能力。本技术中引发剂为偶氮二异丁腈，惰性气体为ar气。

11、优选的，所述分散剂采用以下方法制得：

12、向三氯乙烯硅烷浓度为8.0-8.2wt％的三氯乙烯硅烷-石油醚溶液中加入盐酸溶液，混合均匀后搅拌8-8.5h，静置分层后将上层有机层倒出，并向有机层中加入碳酸钠后搅拌12-13h，然后在85-90℃的温度下蒸发析晶，直至体系内无晶体析出，然后经过滤，溶解，重结晶，干燥，得到分散剂。

13、通过采用上述技术方案，本技术利用三氯乙烯硅烷-石油醚溶液经过一系列反应制得了能够辅助纳米粒子均匀分散于涂料中的分散剂，且本技术制得的分散剂相比于聚萘甲醛磺酸钠盐分散剂等普通分散剂具备更加稳定高效的分散能力，可对纳米粒子起到支撑、填鼓作用，将纳米粒子与纳米粒子之间间隔开来，降低了纳米粒子在uv光照固化过程中发生大面积团聚的可能性，有效了提升纳米粒子的分散程度，从而提升了涂层平整度，进而提升了涂层的抗污能力和耐磨能力。

14、优选的，向所述三氯乙烯硅烷-石油醚溶液中加入盐酸溶液的同时还加入混合醇，所述混合醇包括重量比为(12-13):(5-7)的无水乙醇和甲醇。

15、优选的，所述无水乙醇和甲醇的重量比为12.6:6.4。

16、通过采用上述技术方案，本技术向体系中加入了一定量的甲醇和无水乙醇，整体提升了分散剂在uv固化时的助分散能力，降低了纳米粒子在uv光照固化过程中发生大面积团聚的可能性，从而提升了涂层平整度，进而提升了涂层的抗污能力和耐磨能力，抗污能力上升0.14-0.16％，质量损耗比率下降19.0-19.7％，其中本技术还控制了无水乙醇和甲醇的重量比为12.6:6.4，最大限度地提升了分散剂的助分散能力，涂层的抗污能力最高可达99.59％，质量损耗比率最低可达2.15％。

17、优选的，所述单体稀释剂包括重量比为(50-55):(20-25):(4-5)的丙烯酸月桂酯、三丙烯酸丙烷三甲醇酯和六丙烯酸酯二季戊四醇。

18、通过采用上述技术方案，本技术利用具有增韧能力的六丙烯酸酯二季戊四醇和高附着力的三丙烯酸丙烷三甲醇酯混合使用，并将二者加入一定用量的丙烯酸月桂酯中，丙烯酸月桂酯能够降低单体稀释剂的黏度，本技术使得三者充分发挥协配效果，混合后得到的单体稀释剂同时具有良好的附着力、增韧效果以及较高的流动能力，使得涂料固化成膜后形成的涂层具有平整度高、不易开裂且与板材牢固结合的优点。

19、优选的，所述流平剂采用以下步骤制得：

20、将重量比为(20-22):(2-2.5):(3.5-3.6)的双端含氢硅油、侧链含氢硅油和丙烯基聚醚混合均匀后加入催化剂，在惰性气体保护下于75-78℃的温度下反应6-6.5h，然后经过真空抽沸、室温冷却后得到流平剂。

21、通过采用上述技术方案，本技术利用双端含氢硅油、侧链含氢硅油和聚醚在催化剂催化下制得了流平剂，相比于有机硅流平剂等其他流平剂，本技术提供的制备方法制得的流平剂能够进一步提升涂料的流平效果，进而显著提升了涂层的抗污能力以及耐磨能力，本技术中催化剂为氯铂酸催化剂。

22、第二方面，本技术提供了一种uv固化涂料的制备方法，采用如下技术方案：

23、一种uv固化涂料的制备方法，包括以下步骤：将全部原料混合均匀，并在超声条件下搅拌40-45min后得到uv固化涂料。

24、通过采用上述技术方案，本技术将全部原料混合后在超声条件下搅拌一定时间，使得各组分之间充分混匀，制得了uv固化涂料，制备方法步骤简单，可操作性高，利于大批量生产，具有很高的使用价值。

25、第三方面，本技术提供的一种uv固化涂料的应用，采用如下的技术方案：

26、一种uv固化涂料的应用，包括以下步骤：将uv固化涂料喷涂于板材表面，然后在固化能量为890-920mj/cm2的条件下uv固化8-9min后得到uv板材。

27、通过采用上述技术方案，本技术将制得的uv固化涂料喷涂于板材表面，经过uv光照后，uv引发剂分解产生自由基并引发聚合反应，涂料固化成膜，在板材表面形成涂层，该涂层具有高抗污能力以及高平整度，进而使得uv板材具有良好的抗污能力和耐磨能力。

28、综上所述，本技术具有以下有益技术效果：

29、1.本技术制得的uv固化涂料成膜后形成的涂层具有良好的抗污能力，耐沾污性可达98.24-98.26％，同时涂料具有较高的内部均匀程度，固化成膜时流平效果较好，涂层具有良好的平整度，doi可达84.3-84.5，也因此具有较高的耐磨能力，质量损耗比率仅有2.79-2.80％；2.本技术的uv固化涂料的制备方法步骤简单，原料易得，利于大批量生产，具有很高的使用价值；

30、3.本技术制得的uv板材具有平整度较高的uv涂层，且具有较高的抗污能力和耐磨能力。