[发明专利]一种硬化液及其制备方法

说明书

本发明公开一种硬化液，所述所述硬化液包含以下质量百分含量的成分：改性无机纳米粒子1～70％、可固化树脂或低聚物30～99％、添加剂0～5％、溶剂0～65％；所述改性无机纳米粒子包含无机纳米粒子、与所述无机纳米粒子键合的表面接枝改性链段；所述表面接枝改性链段包含至少一种可聚合基团；所述表面接枝改性链段通过‑SiR¹R²‑基和/或‑R¹OTiOR²‑与所述无机纳米粒子键合；其中R¹R²为烷基、烷氧基、炔基、芳基、丙烯酸基、酯基、醚基、羧基中的至少一种。本发明的硬化液可以减少分散剂的使用量甚至不需要添加分散剂就能将无机纳米粒子稳定分散，且其涂层具有较好的机械性能。

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，尤其是一种硬化液及其制备方法。

背景技术

涂料是由成膜物、分散介质、填料和助剂组成的复杂的多相分散体系，各组分在形成涂层过程中均发挥其作用，其中填料以微细固体态分散在成膜物中，以增加涂层机械强度等。填料在分散过程是借助机械力打开聚集体，同时发生与分散介质和成膜物之间的相互作用——润湿、分散、稳定过程，形成稳定的分散体系。因此填料的分散性与其晶型、粒子大小以及粒度分布有关，更重要的是与其表面特性——表面张力、极性基团以及含水量等有关。不同填料表面特性不同，与具有不同分子大小和化学结构的成膜物之间的相互作用也不同。如果分散介质以及成膜物不能润湿填料颗粒表面，那分散便无从谈起；如若能实现良好的润湿，但无法稳定均匀的分散，那将对涂层的物理性能和化学性能产生恶劣的影响，如表面流平差、透明度底和硬度不均匀等。因而填料必须均匀的分散在分散介质中成为稳定的分散体才能发挥功效。因此，填料的分散以及分散稳定性至关重要。

对于光学性能有要求的涂料通常使用纳米填料，而纳米填料本身比表面积大，范德瓦尔力效应和布朗运动剧烈，容易形成团聚体。稳定分散纳米粒子主要从静电斥力或空间位阻效应两个角度切入。其中产生空间位阻效应主要是通过机械力打开纳米粒子团聚体后使大分子分散剂锚定在颗粒表面，从而阻碍其再凝聚。但是表面包覆了大量柔软的大分子分散剂会使得纳米颗粒在硬化涂层中彰显出的对硬度等机械性能的提升效果大打折扣；若通过增大纳米粒子的填充量来强化机械性能又会导致涂层透明度等光学性能下降。因此，如何实现无机纳米粒子的高分散性并有效提升其硬化涂层机械性能是目前亟需解决的问题。

专利CN1886469A中提到了一种包含表面改性的纳米粒子的涂覆溶液，通过对纳米粒子表面改性以调整其表面的极性或者亲疏水性，从而提升纳米粒子与有机基质的相容性，能有效提升纳米粒子的分散性能。但是所述改性一方面所使用的磁力搅拌器机械力较弱，难以打开纳米颗粒团聚体，导致颗粒表面改性不完全；另一方在改性剂的选择上仅是为了分散而分散，纳米粒子与有机基质之间的结合不紧密，涂层在抵抗外界损耗时，纳米粒子溶剂发生滑移或脱落，因此涂层机械性能提升有限。

紫外光固化硬化液作为涂料中的一种，由于其具有绿色环保和节约能源的特点而受到了广泛关注，但是如上述所述，紫外光固化硬化液也具有现有涂料中所存在的分散性及机械性能不佳的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种只需要少量分散剂甚至不需要分散剂但分散性较好、涂层机械性能显著提升的硬化液；同时，本发明还提供一种所述硬化液的制备方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种硬化液，所述硬化液包含以下质量百分含量的成分：改性无机纳米粒子1～70％、可固化树脂或低聚物30～99％、添加剂0～5％、溶剂0～65％；