[发明专利]一种可UV-LED光固化不饱和聚酯胶衣树脂及其涂料制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光固化涂料，更具体地说是一种可通过UV-LED光固化的不饱和聚酯涂料 及其制备方法。

背景技术

紫外光固化(UV-curing)是利用紫外光的中、短波在UV辐射下，液态UV材料中的 光引发剂经辐照转变为自由基或阳离子，从而引发含活性官能团的树脂聚合交联成不溶不熔 的固体涂膜的过程，紫外光固化技术因具有高效、经济、节能、适用性广、环境友好等优点 而广泛应用于涂料、油墨、胶粘剂等领域。然而，现有的采用汞灯、卤素灯的UV固化方式 仍存在诸多缺陷，需寻求更佳的固化方式。UV-LED(UVlightemittingdiode)固化是指用LED 发出特定波长的光使油墨、油漆、涂料、浆料、胶粘剂等流体转变为固体，区别于传统汞灯 发出的紫外宽光谱光固化技术，UV-LED光固化系统光谱很窄，具有以下优点：(1)UV-LED 耗能仅为UV固化的1/4，且CO₂的排放量低。(2)高压汞灯的输入功率大，而输出紫外线的 功率小，红外线和热量占约70％，水银灯管壁的温度能达到600℃，电力消耗大和发热量大 易导致涂布机和热敏感基材的损坏，而UV-LED辐射能量可控制，发热少，对于塑膜等耐热 性差或热敏感承印材料的影响小。(3)UV-LED光源元件寿命长，约为UV光源元件寿命的 12倍，光源更换低，器材耗用少。(4)UV-LED可做到瞬间开启或关闭，无需UV固化所必 需的预热及降温时间，作业效率高。(5)UV-LED无臭氧的产生，可改善工人的工作环境， 并无需再安装捕捉和焚化设备来消除臭氧的危害。(6)UV-LED光源设备与相关配套装置非 常紧凑，设置简单，节省空间。

然而，由于UV-LED灯发射的为特定波长的光，引发剂难以与光源匹配，引发剂效率 低。

不饱和聚酯是由不饱和二元酸和饱和二元醇或者饱和二元酸与不饱和二元醇缩聚而 成的具有酯键和不饱和双键的线型高分子化合物，其最大优点是工艺性能优良，可以在常温 常压下固化成型，而且其工艺性能灵活，特别适合大型和现场制造玻璃钢制品。胶衣树脂(gel resin)是不饱和聚酯中的一个特殊品种，能改善玻璃纤维、增强不饱和聚酯树脂基玻璃钢制 品、木器制品等的外观质量，呈连续性的覆盖薄层，可防止材料的外层受到摩擦、碰撞、氧 化、化学腐蚀等。然而，不饱和聚酯胶衣树脂存在收缩率大的问题，尤其是当制备成厚膜时， 导致漆膜成型时易出现橘皮等现象，且常规方法制备的不饱和聚酯耐酸碱性较差。

发明内容

本发明旨在解决上述现有技术的缺陷，提供一种支链型的丙烯酸酯封端不饱和聚酯胶 衣树脂。

本发明的另一目的是提供一种适用于UV-LED光固化工艺，以上述的不饱和聚酯胶衣 树脂为主体树脂的涂料。将上述的不饱和聚酯胶衣树脂与活性稀释剂、光引发剂、助引发剂 等配合，采用UV-LED光固化技术制备涂层，所制备的涂层收缩率较低，耐酸碱性好、光泽 度高，附着力好，并能实现200μm厚膜的深层固化。

本发明主要是通过以下技术方案实现上述发明目的的。

本发明首先公开了一种不饱和聚酯胶衣树脂，所述不饱和聚酯胶衣树脂包括丙烯酸酯 封端不饱和聚酯和活性稀释剂；所述丙烯酸酯封端不饱和聚酯由醇类单体、羧酸或酸酐类单 体及封端剂反应制备得到，所述醇类单体由多元醇与二元醇按摩尔比1:9～20组成；所述酸 或酸酐类单体由芳香族饱和二元酸或酸酐和脂肪族不饱和二元酸或酸酐按摩尔比1～2.5:1 组成；且所述醇类单体的羟基总摩尔数与所述酸或酸酐类单体的羧基总摩尔数比值为0.8～ 1.2:1；所述封端剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯；所述不饱和聚酯胶衣树脂数均分子量为1500～ 5000。

本发明在不饱和聚酯当中引入了多元醇部分代替二元醇，由于多元醇具有多官能度， 参与不饱和聚酯缩聚反应时可合成出带支链结构的分子链，支链预聚物在光固化时生成牢固 的三维交联树脂，可有效地屏蔽酯键，提高涂层对酸、碱的耐侵蚀能力，同时阻碍了分子链 内部的自由转动，提高涂层刚性，可以制备硬度较高的涂漆。而通过丙烯酸酯类单体封端， 使不饱和聚酯中的双键不仅能与苯乙烯双键之间发生交联反应，也可以与不饱和聚酯树脂分 子中的丙烯酸酯的双键发生反应，进一步加大交联密度，提高树脂性能。

所述多元醇为季戊四醇、丙三醇、三羟甲基丙烷中的一种或多种。