CN101153127A - 一种可紫外光固化的白色组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可紫外光固化的白色组合物，所述的组合物以重量百分比计的组成为：(1)含羧基的环氧丙烯酸酯10－40％；(2)含羧基的聚氨酯丙烯酸酯5－20％；(3)超支化的聚酯丙烯酸酯10－30％；(4)单官能度或多官能度丙烯酸酯单体15－40％；(5)二氧化钛8－20％；(6)光引发剂1－8％；(7)辅助助剂0.5－3％；(8)附着力助进剂0.5－10％。本发明的涂料施工工艺简单，可广泛应用于(但不局限于)各种密度板、实木板材。涂料经紫外光照射固化后，所得涂膜具有很好的附着力，很高的硬度，很好的遮盖力和流平性。
Description
技术领域
本发明涉及一种紫外光固化白色组合物，该组合物可广泛应用于各种密度板、实木板材，具有很好的硬度和很好的遮盖力。
背景技术
紫外光固化材料由于其高效、节能、环保已广泛应用于木材、塑料、金属、纸张等行业中。由于无机颜料特别是钛白粉(二氧化钛)对紫外光的吸收，设计制备具有能完全遮盖的紫外光固化厚涂层材料一直很困难。目前，商品化应用的紫外光固化材料均以透明为主，CN1225642A公开了一种光敏组合物与白色涂料，该发明采用一种特殊的光敏组合物，在室温下是无色透明的，但可使其通过紫外光照射而固化、变白，产生一种白色物质，从而可用作白色涂料或白色油墨。很显然，按此发明得出的白色涂料对底材的遮盖性较差，且原材料价格昂贵。通常，白色颜料钛白粉由于对紫外光具有较强的吸收而使该涂料不能很好的固化，基材很难产生附着。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种具有较好的遮盖力，能深层固化及其对基材的附着力好的可紫外光固化的白色组合物。
本发明提供了一种可紫外光固化的白色组合物，含有1～3种主体树脂，1～3种丙烯酸酯，2种光引发剂，锐钛型二氧化钛，1～2种附着力促进剂，以重量百分比计，其具体组成为：
(1)含羧基的环氧丙烯酸酯10-40％；
(2)含羧基的聚氨酯丙烯酸酯5-20％；
(3)超支化的聚酯丙烯酸酯10-30％；
(4)单官能度或多官能度丙烯酸酯单体15-40％；
(5)二氧化钛8-20％；
(6)光引发剂1-8％；
(7)辅助助剂0.5-3％；
(8)附着力助进剂0.5-10％。
上述白色组合物在紫外光照射下能迅速固化，对普通实木板，密度板具有很好的附着力，同时具有较高的硬度和较好的耐磨性。
组份(1)为含羧基的环氧丙烯酸树脂，它是通过标准双酚A型环氧丙烯酸树脂，丙烯酸及顺丁烯二酸酐用常规方法合成。与常规的环氧丙烯酸树脂相比，本发明所提出的含羧基的环氧丙烯酸树脂对基材提供了较好的附着力。
组份(2)为含羧基的聚氨酯丙烯酸酯，它是由有机多异氰酸酯、多元醇、二羟甲基丙酸、丙烯酸β-羟乙酯反应制得。有机多异氰酸酯的例子包括甲苯-异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯等，多元醇的例子包括：聚乙二醇(Mn＝1000，2000)，聚丙二醇(Mn＝2000)，聚四甲撑二醇(Mn＝1000，2000)等。含羧基的聚氨酯丙烯酸酯对体系既提供了优异的柔韧性，同时又促进了对基材的附着。
组份(3)为超支化的聚酯丙烯酸酯，它具有官能度高、耐磨性好、粘度小，对颜料润湿性好等特点，具体的例子包括Sartomer公司的CN2301和台湾长兴公司的6361-100。
组份(4)丙烯酯类单体为本领域所共知的单官能度单体或多官能度单体。具体包括甲基丙烯酸羟乙酯，N-乙烯基吡咯烷酮，三缩内二醇二丙烯酸酯，1，6-己二醇二丙烯酸酯，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，季戊四醇三丙烯酸酯，二季戊四醉五丙烯酸酯等。
组份(5)钛白粉的选用为平均粒径在4-6μm的锐钛型二氧化钛。
组份(6)的光引发剂例子包括2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮(1173)，1-羟基环己基苯基酮(184)，1-[4-(甲基硫代)苯基]-2-吗啉基-丙烷-1-酮(907)，2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉基苯基)-丁-1-酮(369)，双(2，4，6-三甲基苯甲酰)苯基氧化膦(819)。优先使用1173和819的复配物，复配比例为8∶2左右效果最好。
助剂主要包括分散剂，如BYK-161，BYK130等；防沉剂，如气相二氧化硅或BYK-430等。
附着力促进剂包括丙烯酸磷酸酯(PM-2)，纯丙烯酸树酯，如台湾长兴公司的6153-1或二者的混合物。
本发明提出的紫外光固化白色组合物的制备方法是将组份(1)，(2)，(3)中的任一种和组份(4)，(5)，(7)按比例混合后，在温度≤80℃条件下用三辊砂机砂磨，至体系细度≤30后再按比例加入其它组份，搅拌或分散1小时左右，用200目滤布过滤后包装，即得到本发明所述紫外光固化白色组合物。
本发明的涂料施工工艺简单，可广泛应用于(但不局限于)各种密度板、实木板材。涂料经紫外光照射固化后，所得涂膜具有很好的附着力，很高的硬度，很好的遮盖力和流平性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
合成含羧基的环氧丙烯酸酯(EP-I)：
在装有搅拌器，温度计和冷凝管的四口烧瓶中，分别投入标准双酚A型环氧丙烯酸树脂(环氧值0.54～0.56)550g，丙烯酸210g和适量催化剂三乙胺及阻聚剂对羟基苯甲醚，在0.5小时内缓慢升温至110～115℃反应4～5小时，至反应体系酸值≤5mgKOH/g，将反应体系冷却至40℃～60℃，加入顺丁烯二酸酐100g，升温至115℃反应1小时，至体系酸价≤55mgKOH/g，冷却，放料，即得本发明所述含羧基的环氧丙烯酸酯(EP-I)。
合成含羧基的丙烯酸改性聚氨酯树脂(YG-I)：
在装有搅拌器，温度计和冷凝管的四口烧瓶中，分别投入600g聚醚丙二醇(Mn＝2000)，升温到120℃下真空脱水1小时，冷却至室温，加入40g 2，2-二羟甲基丙酸，添加适量的催化剂二月桂酸二丁基锡及阻聚剂对羟甲基苯甲醚，加热溶解后按一定速度滴加240g甲苯二异氰酸酯，待温度稳定后升温至55℃-65℃反应2小时，然后加入75g丙烯酸β-羟乙酯反应0.5小时，再升温至84℃-88℃反应2-2.5小时，直至反应体系中的异氰酸根含量≤0.5％，冷却，放料，即得本发明所述含羧基的丙烯酸改性聚氨酯树脂(YG-I)。
合成含羧基的丙烯酸改性聚氨酯树脂(YG-II)：
在装有搅拌器，温度计和冷凝管的四口烧瓶中，分别投入600g聚乙二醇(Mn＝2000)，加入40g 2，2-二羟甲基丙酸，添加适量的催化剂二月桂酸二丁基锡及阻聚剂对羟甲基苯甲醚，加热溶解后按一定速度滴加265g异佛尔酮二异氰酸酯，待温度稳定后升温至55℃-65℃反应2小时，然后加入75g丙烯酸β-羟乙酯反应0.5小时，再升温至84℃-88℃反应2-2.5小时，直至反应体系中的异氰酸根含量≤0.5％，冷却，放料，即得本发明所述含羧基的丙烯酸改性聚氨酯树脂(YG-II)。
实施例1：
含羧基的环氧丙烯酸树酯(EP-I) 10％
含羧基的聚氨酯丙烯酸酯(YG-I) 20％
超支化的聚酯丙烯酸酯(6361-100) 30％
1，6-己二醇丙烯酸酯 20％
二氧化钛 12％
2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮(1173) 3％
双(2，4，6-三甲基苯甲酰)苯基氧化膦(819) 0.8％
气相二氧化硅 1％
BYK-130(分散剂) 0.2％
6153-1 1.5％
PM-2 1.5％
将上述三种树脂的任一种和丙烯酸单体、二氧化钛及气相二氧化硅、分散剂按比例混合均匀，在三辊机上砂磨至细度≤30μ再按比例加入其它组份，在40℃-20℃下充分搅拌或分散后，用200目滤布过滤，可得本发明所述紫外光固化白色组合物，将此组合物涂于实木板或密度板，湿膜厚度控制在20-30μ，在经3000W高压示灯照射3-6秒，固化并放置24小时后测其性能，72小时后再测附着力，所得结果见表-1。
实施例2：
含羧基的环氧丙烯酸树酯(EP-I) 40％
含羧基的聚氨酯丙烯酸酯(YG-II) 5％
超支化的聚酯丙烯酸酯(CN2301) 10％
三缩丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA) 20％
甲基丙烯酸羟乙酯 6％
二氧化钛 8％
2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮(1173) 4％
双(2，4，6-三甲基苯甲酰)苯基氧化膦(819) 1％
BYK-161 0.4％
PM-2 2.8％
6153-1 2％
样品制作方法和固化条件同实施例1，测试结果见表-1。
实施例3：
含羧基的环氧丙烯酸树酯(EP-1) 15％
含羧基的聚氨酯丙烯酸酯(YG-II) 15％
超支化的聚酯丙烯酸酯(CN2301) 10％
季戊四醇三丙烯酸酯(PETA) 15％
甲基丙烯酸羟乙酯 14％
二氧化钛 20％
2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮(1173) 4％
双(2，4，6-三甲基苯甲酰)苯基氧化膦(819) 1％
BYK-130(分散剂) 0.2％
6153-1 5.8％
样品制作方法和固化条件同实施例1，测试结果见表-1。
对照例1：
含羧基的环氧丙烯酸树酯(EP-1) 25％
超支化的聚酯丙烯酸酯(6361-100) 20％
季戊四醇三丙烯酸酯(PETA) 8％
1，6-己二醇丙烯酸酯(HDDA) 20％
二氧化钛 15％
BYK-161 0.2％
2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮(1173) 3％
双(2，4，6-三甲基苯甲酰)苯基氧化膦(819) 0.8％
PM-2 4％
6153-1 4％
样品制作方法和固化条件同实施例1，测试结果见表-1。
表1 涂膜性能比较
| 项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对照例1 | ||||
| 实木板 | 密度板 | 实木板 | 密度板 | 实木板 | 密度板 | 实木板 | 密度板 | |
| 固化时间(秒) | 4 | 4 | 5 | 5 | 6 | 6 | 3 | 3 |
| 铅笔硬度(H) | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 |
| 24小时后附着力(级，划格法) | 0 | 0～1 | 0 | 0～1 | 0 | 0～1 | 1～2 | 2 |
| 72小时后附着力(级，划格法) | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1～2 | 2 |
Claims (8)
1.一种可紫外光固化的白色组合物，其特征是：所述的组合物以重量百分比计的组成为：
(1)含羧基的环氧丙烯酸酯10-40％；
(2)含羧基的聚氨酯丙烯酸酯5-20％；
(3)超支化的聚酯丙烯酸酯10-30％；
(4)单官能度或多官能度丙烯酸酯单体15-40％；
(5)二氧化钛8-20％；
(6)光引发剂1-8％；
(7)辅助助剂0.5-3％；
(8)附着力助进剂0.5-10％。
2.根据权利要求1所述的可紫外光固化的白色组合物，其特征是：所述的含羧基环氧丙烯酸酯为以标准双酚A环氧树脂、丙烯酸、顺丁烯二酸酐为原料，通过化学反应制备而成。
3.根据权利要求1或2所述的可紫外光固化的白色组合物，其特征是：所述的含羧基的聚氨酯丙烯酸酯是由多异氰酸酯与多元醇、二羟甲基丙酸、含羟基的丙烯酸酯反应制得。
4.根据权利要求1或2所述的可紫外光固化的白色组合物，其特征是：所述的超支化的聚酯丙烯酸酯是指官能度≥8的超支化的聚酯丙烯酸酯。
5.根据权利要求1或2所述的可紫外光固化的白色组合物，其特征是：所术的单官能度或多官能度丙烯酸酯单体选自丙烯酸2-乙基己酯，1.6-己二醇二丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯中的一种或任意几种。
6.根据权利要求1或2所述的可紫外光固化的白色组合物，其特征是：所述的二氧化钛是指平均粒经在4-6μm的锐钛型二氧化钛。
7.根据权利要求1或2所述的可紫外光固化的白色组合物，其特征是：所述的光引发剂是由2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮(Darocur1173)、双(2，4，6-三甲基苯甲酰)苯基氧化膦(Irgacure819)复配而成。
8.根据权利要求1或2所述的可紫外光固化的白色组合物，其特征是：所述的附着力促进剂是丙烯酸磷酸酯或纯丙烯酸酯树脂或它们的混合物。
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