[发明专利]一种紫外光固化水性环氧丙烯酸树脂涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种涂料，尤其是涉及一种紫外光固化水性环氧丙烯酸树脂涂料及其制备方法。

背景技术

紫外光固化树脂涂料由于其固化速度快、节能、涂层光泽度高等优异性能，近年来增长迅速。尤其环氧丙烯酸系列的树脂，由于有较高的反应活性，从而得到了最普遍的应用。然而，一般的紫外固化丙烯酸涂料均为溶剂型，需大量使用活性稀释剂单体，这将导致涂料中的VOC大幅升高，与国际上日益严格的涂料中VOC控制法规相违背。当前，为保证国民经济的可持续发展，国家制定了严格的环保政策，加大了执法力度；人们的环保意识日益增强，这一切都为紫外光固化涂料的研究和应用带来了一个绝好的市场机遇。顺应“绿色科技”这一科技发展的主流，紫外光固化涂料今后的发展趋势将是：(1)进一步发展紫外光固化水性涂料的研究；(2)进一步发展紫外光固化粉末涂料的研究；(3)开发低粘度、高固化速度的齐聚体，低毒性、高活性的单体以及更高效的光引发体系。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种涂膜耐水性、耐碱性和耐酸性都优良的紫外光固化水性环氧丙烯酸树脂涂料及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种紫外光固化水性环氧丙烯酸树脂涂料，其特征在于，包括以下重量份的组分：

环氧树脂40-45；

阻聚剂0.5-1.0；

丙烯酸树脂40-45；

催化剂1-2；

马来酸酐10-15；

光引发剂1-2；

去离子水10-30；

中和剂30-40。

进一步优选地，所述的环氧树脂为双酚A环氧树脂；应用广泛，成本可控，分子链易引入羧基，从而使其获得水溶性；

进一步优选地，所述的阻聚剂为对苯二酚；在环氧树脂和丙烯酸反应的过程中，由于反应体系的温度较高，为防止丙烯酸和环氧丙烯酸自身的热聚合，反应体系中加入适量的阻聚剂；

进一步优选地，所述的催化剂为N,N-二甲基苯胺；在环氧树脂和丙烯酸反应的过程中，加入催化剂能够提高反应效率，减少反应到达终点的时间，得到适合粘度；

进一步优选地，所述的水溶性光引发剂包括过氧化物的金属盐，过硫酸钾，偶氮二异丁脒盐酸盐，偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐，过硫酸铵。

进一步优选地，所述的马来酸酐的酸酐量与环氧树脂的环氧量的比为：3:1～4:1。马来酸酐和丙烯酸反应后在树脂分子链上引入羧基，使涂料具备水溶性；

进一步优选地，所述的中和剂为三乙胺。三乙胺能和水溶性树脂中和后得到更为稳定的光敏树脂-水分散体系，储存稳定性得到提高；

进一步优选地，所述的涂料在红外光谱中得810cm^-1和1634cm^-1处出现了C＝C双键的特征伸缩振动吸收峰，1727cm^-1处出现了酯羰基的特征吸收峰和1248cm^-1处酯基上的C-O振动吸收峰。

上述紫外光固化水性环氧丙烯酸树脂涂料通过以下方法制备：

(1)将环氧树脂和阻聚剂混合，缓慢搅拌加热到70-90℃，再滴加丙烯酸树脂和催化剂的混合液，在0.5～1h滴完，然后升温至75-85℃，测定体系酸值达到pH＝2-4后，反应结束，得到环氧丙烯酸树脂；

(2)在步骤(1)所得环氧丙烯酸树脂中加入催化剂，充分搅拌均匀，投入马来酸酐，然后缓慢搅拌加热升温至反应温度75-85℃，每隔5min取样测定体系的酸值一次，当酸值接近理论酸值时停止反应，降温，得到改性环氧丙烯酸树脂；

(3)在步骤(2)所得改性环氧丙烯酸树脂中加入中和剂进行中和：在室温中速搅拌下，向改性环氧丙烯酸酯齐聚物中慢慢加入中和剂、水和水性光引发剂进行成盐反应，中和至pH为7～8然后得到紫外光固化水性环氧丙烯酸树脂涂料产品。

步骤(1)的催化剂用量为催化剂总用量的1～3wt％。

步骤(2)所述的理论酸值为pH＝1-3。

步骤(3)所述的中速搅拌的速度为100～300rmp。

与现有技术相比，本发明第一次用环氧树脂和丙烯酸树脂聚合合成，并通过马来酸酐改性，中和后得到了能溶于水，且具备紫外光固化的涂料。