一种强附着力水性紫外光固化涂料及其制备方法与流程

本发明涉及涂料，具体涉及一种强附着力水性紫外光固化涂料及其制备方法。

背景技术：

1、随着环保意识的日益增强，水性涂料因其低挥发性有机化合物(voc)排放和环境友好性，在涂料市场中占据越来越重要的地位。在众多涂料中，水性丙烯酸树脂涂料具有优异的性能，如高光泽、优良的耐候性和耐化学品性等，这些特殊性能使其在汽车、建筑、家具、电子产品等领域得到广泛应用，实现对材料的外观进行美观，同时具有良好的保护作用。此外，由于其环保特性，紫外光固化水性丙烯酸树脂涂料符合当前绿色环保的要求，具有广阔的市场前景，因此逐渐成为研究热点。但是，随着各行各业的持续发展，对涂料的附着力要求也越来越高，而且逐渐倾向于对涂料进行功能性改进，而传统丙烯酸树脂涂料的附着力、硬度等逐渐无法满足需要，因此，对丙烯酸树脂涂料进行改进具有重要意义。

2、发明专利公开号cn110295007b公开了一种模印遮盖水性紫外光固化涂料及其制备方法，通过使用有机硅改性聚氨酯丙烯酸酯低聚物、水性聚氨酯树脂、水性遮盖树脂作为主要原料，利用各原料之间的优势，形成优势互补，产生协同作用，使制得的涂料能够表现出附着力强、硬度高、耐磨性好等特点，因此，可通过从丙烯酸树脂的结构入手，实现对丙烯酸树脂涂料进行功能化改进的目的。

3、基于此，本发明提供了一种水性紫外光固化涂料，不仅具有良好的附着力，还能表现出高硬度、高柔韧性等特点，因此具有更加广泛的应用范围。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种强附着力水性紫外光固化涂料及其制备方法，解决了常规丙烯酸树脂涂料附着力不强，且固化形成的涂层硬度较低的问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种强附着力水性紫外光固化涂料，包括以下重量份的组分：水性丙烯酸树脂预聚体60-75份、乳化剂2-4份、分散剂2-5份、消泡剂0.5-1.5份、光引发剂1-3份、水80-100份；

4、所述水性丙烯酸树脂预聚体的制备方法包括以下步骤：

5、第一步、制备混合物料

6、将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、功能组分和1,4-二氧六环加入至聚合釜中，机械搅拌混合均匀，形成混合物料；

7、第二步、制备水性丙烯酸树脂预聚体

8、向混合物料中加入引发剂偶氮二异丁腈，搅拌混合均匀后，升高温度至80-85℃，搅拌聚合2-4h后，将附着力增强组分加入至聚合釜中，继续搅拌聚合8-12h后，即可获得水性丙烯酸树脂预聚体；

9、所述功能组分结构中含有极性磺酸基团和不饱和烯基官能团的聚苯醚。

10、更进一步地，所述水性丙烯酸树脂预聚体制备过程中采用以下重量份的原料：甲基丙烯酸甲酯10-25份、丙烯酸丁酯1-3份、丙烯酸5-10份、功能组分2-5份、引发剂偶氮二异丁腈0.1-0.4份、附着力增强组分1-2份。

11、更进一步地，所述功能组分的制备方法如下所示：

12、将聚苯醚和二甲苯混合，至形成均相溶液后，放置于冰浴环境中，并向混合体系中加入纳迪克酸酐，加完后，移出冰浴，恢复至常温后，机械搅拌2-4h，再将4-羟乙基哌嗪丙磺酸和催化剂加入混合体系中，加毕，再将温度进一步升高至90-100℃，持续搅拌1-3h后，降温出料，即可获得功能组分。

13、具体来说，聚苯醚分子链端部含有活性羟基取代基，能够与纳迪克酸酐结构中具有高反应活性的酸酐基团发生开环酯化反应，从而在聚苯醚分子链端部引入可聚合的不饱和烯基官能团，同时还能够引入因开环酯化反应产生的活性羧基取代基，在催化剂作用下，活性羧基取代基可进一步与4-羟乙基哌嗪丙磺酸结构中的活性羟基取代基进行酯化缩合，从而制得结构中含有极性磺酸基团和不饱和烯基官能团的聚苯醚，即功能组分。

14、更进一步地，所述聚苯醚的数均分子量为2300。

15、更进一步地，所述催化剂为对甲苯磺酸。

16、功能组分结构中的不饱和烯基官能团能够以自由基聚合的方式，进入丙烯酸树脂结构中，一方面聚苯醚含有连续的苯环结构，以及因接枝产生的双环稳定结构，能够使涂料固化产生的涂层表现出更高的硬度等机械性能，另外，功能组分中的磺酸基团具有强极性，可使制备的丙烯酸树脂涂料表现为水性。

17、更进一步地，所述附着力强化组分的制备方法包括以下步骤：

18、步骤一、制备物料①

19、在充满氮气的反应瓶中，依次加入胺源化合物和甲苯，开启搅拌，将物料混合均匀，控制反应温度为60-70℃之间，将1,2,7,8-二环氧酮分三个批次加入至反应瓶中，每次间隔1-2h，加完后，维持温度不变，机械搅拌9-12h，再向反应瓶中加入不饱和烯基封端剂进行封端，继续搅拌30-60min后，出料，所得记为物料①；

20、具体来说，利用胺基和环氧的开环加成反应，以胺源化合物和1,2,7,8-二环氧酮为原料，彼此之间进行连续的开环加成，再通过使用含有环氧基团的不饱和烯基封端剂进行封端处理，可形成分子链中断为大量醚键和饱和脂肪链，端部为不饱和烯基官能团的高分子中间体，即物料①；

21、步骤二、制备附着力强化组分

22、将物料①和1,4-二氧六环依次加入至反应瓶中，通氮气抽真空，搅拌均匀后，开启加热，将温度控制升高至50-60℃之间，再将五氧化二磷加入至混合体系中，加完后，进一步升高温度至80-90℃，机械搅拌2-4h，出料，即可获得附着力强化组分。

23、物料①的合成过程中会产生大量的取代羟基，可在高温条件下与五氧化二磷发生缩合，从而在物料①的分子链中引入大量的磷酸基团，制得附着力强化组分。

24、更进一步地，步骤一中，所述胺源化合物选自1,8-二氨基-3,6-二氧杂辛烷、1,11-二氨基-3,6,9-三氧杂十一烷或者3,6,9,12-四氧杂十四烷-1,14-二胺中的任一种。

25、更进一步地，步骤一中，所述不饱和烯基封端剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯或者丙烯酸缩水甘油酯。

26、更进一步地，步骤一中，所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、苯乙烯磺酸钠或者壬基酚聚氧乙烯醚中的至少一种；所述分散剂为六偏磷酸钠；所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷；所述光引发剂为安息香二甲醚、光引发剂907或者光引发剂1173中的任一种。

27、利用附着力强化组分结构中的不饱和烯基官能团参与丙烯酸树脂的合成过程后，可将其结构中的大量醚链段和饱和脂肪链段引入丙烯酸树脂分子链中，一方面来说醚链段和饱和脂肪链均具有良好的柔韧性，可使涂料固化后产生的涂层表现出良好的柔韧性，同时还能利用醚键，增加氢键数量，此外，磷酸基团的引入能够使涂料与被极性粘附基材产生强烈的化学键合作用，从而有效强化涂料的附着力。

28、一种强附着力水性紫外光固化涂料的制备方法具体为：

29、将水性丙烯酸树脂预聚体、乳化剂、分散剂、消泡剂和水加入至搅拌釜中，在800-1000rpm的搅拌速率下搅拌混合1-3h后，再将光引发剂加入至搅拌釜中，继续搅拌20-40min后，出料，即可。

30、本发明的有益效果：

31、本发明通过制备功能组分和附着力增强组分，作为制作水性丙烯酸树脂预聚体的原料，并以该水性丙烯酸树脂预聚体作为紫外光固化涂料的主要成分，由于水性丙烯酸树脂预聚体含有不饱和烯基官能团，在紫外光照射条件下，经光引发剂引发，产生固化，经测试，固化后产生的涂层附着力强、硬度高，同时具有良好的柔韧性。

32、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。