[发明专利]用于金属表面防护的有机－无机杂化紫外光固化涂料

说明书

技术领域：

本发明涉及金属用涂料领域，更具体地说，涉及一种用于金属表面防护的有机-无机杂化紫外光固化涂料。

背景技术：

有机-无机杂化材料已经成为国内外复合材料研究领域的热点和前沿问题。传统制备的过程如下：首先利用溶胶-凝胶法制备纳米凝胶颗粒，然后将凝胶干燥、烧结、研磨成粉，最后用机械或物理的方法掺混到本体中。这种工艺不但过程复杂，而且颗粒状体系中有团聚现象，分散度差等不足，导致保护膜的防腐性能较差。虽然有研究者利用带有不同有机基团的硅烷偶联剂作为添加剂，制备有机-无机纳米杂化防腐薄膜(ZL 03134157.8)。但这样的制备方法，终究需要一个高温加热的过程，固化较为繁琐且过程较慢。

紫外光辐照固化涂料(UV涂料)由于其固化速度快、节能、环保等特点，自发明之日起，应用领域逐步扩大，目前已被应用到人们生活、生产的各个领域。随着现代工业的发展和环境保护意识的加强，金属的有效防护成为研究热点之一。UV涂料形成高度交联的致密涂层可以阻挡水或氧气的进入，为底层金属提供很好的防护作用。虽然UV涂料对于金属底材的润湿没有问题，也可以很好的涂覆于金属底材上；但UV涂料应用于金属防护时常遇到的问题是涂层固化后附着力问题。未经处理的金属底材，UV涂料在没有其他添加剂的加入下，很难获得很好的柔韧性和附着力。虽然对金属可进行喷砂、磷化、电化学处理，但这些也存在影响外观或降低涂装效率等问题。特别对金属的磷化处理来说，磷化液的后处理过程中，废水的处理产生的磷酸盐会带来水的富营养化，同时因为有一些重金属盐的等污染物的释放，对环境带来危害。

发明内容：

为克服上述存在的不足，解决有机-无机杂化凝胶涂料固化困难的问题以及应用于金属表面的紫外光固化涂料所存在的附着力不好、柔韧性差的问题，本发明的一种用于金属表面防护的有机-无机杂化紫外光固化涂料，由环氧改性二氧化硅凝胶树脂、双酚A环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、活性稀释剂、增韧剂、光引发剂、助剂组成。涂料的各组分及其重量百分含量如下：

A.环氧改性二氧化硅凝胶树脂     10～25％；

B.双酚A环氧丙烯酸酯            15～30％；

C.聚氨酯丙烯酸酯               5～15％；

D.活性稀释剂                   35～45％；

E.增韧剂                       2～5％；

F.光引发剂                     4～6％；

G.助剂                         0.5～1％；

上述的环氧改性二氧化硅凝胶树脂制备方法如下：正硅酸乙酯和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷按照摩尔比4∶1～6∶1，混合后溶于的乙醇中，其中乙醇质量为两混合物质量的2.5倍，盐酸作催化剂，在45℃下反应4～8小时后，再加入相对于γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的摩尔量约1/5的二乙烯三胺搅拌得到。

上述的双酚A环氧丙烯酸酯是用环氧值为0.45～0.54的环氧树脂和丙烯酸、甲基丙烯酸中的一种或两种，按等当量比混合，在催化剂存在下，加热反应制得的。

上述的聚氨酯丙烯酸酯是用分子量为350～1000的聚酯二元醇或分子量为400～2000的聚醚二元醇，与一种或两种二异氰酸酯以1∶2的当量比反应生成两端为异氰酸酯基团的化合物，再将这种化合物与带羟基基团的含烯属不饱和双键的化合物以等当量反应制得的。

上述的活性稀释剂是由1，6-己二醇双丙烯酸酯(HDDA)、三缩丙二醇双丙烯酸酯(TPGDA)、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、丙烯酸异辛酯(2-EHA)、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、苯乙烯(St)中的几种组成的混合物。

上述的增韧剂为邻苯二甲酸辛酯(DOP)；光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(HMPP，1173)、1-羟基-环己基苯酮(HCPK，184)的任何一种；助剂是由消泡剂(异辛醇)和流平剂(Levelol 495，台湾德谦)的两者组成的混合物。

本发明的一种用于金属表面腐蚀防护的有机-无机杂化紫外光固化涂料，所用的原料中包括双酚A环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、活性稀释剂、光引发剂、助剂等均为涂料级市售品。在普通的高速机械搅拌机就可以进行生产。