RU2848606C1

RU2848606C1 - Epoxy acrylate composition for ultraviolet cure

Info

Publication number: RU2848606C1
Application number: RU2025111706A
Authority: RU
Inventors: Алексей Сергеевич Солодяжников
Original assignee: Общество с Ограниченной Ответственностью "ЭНАМЕРУ"
Filing date: 2025-05-05
Publication date: 2025-10-21

Abstract

FIELD: composite materials.

SUBSTANCE: invention relates to ultraviolet-curable epoxy acrylate compositions. An epoxy acrylate composition for lacquer coating is proposed, containing, by weight: 58.0-62.0 epoxy acrylate oligomer, 11.5-13.0 2-hydroxyethyl methacrylate, 10.0-10.8 triglycidyl methacrylate, 4.8-5.2 photopolymerisation initiator trimethylbenzoylethylphenylphosphinate, 1.3-1.6 soy lecithin, 1.8-2.2 aminopropanol AMP 95, 2.3-2.7 levelling agent, 1.9-2.2 degassing agents.

EFFECT: improvement of the technological characteristics of the ultraviolet curing composition by increasing resistance to external influences and reducing curing time.

1 cl, 2 tbl, 5 ex

Description

Изобретение относится к области инновационных лакокрасочных материалов, а именно к разработке эпоксиакрилатных композиций ультрафиолетового (УФ) отверждения. Данная композиция предназначена для создания защитных и декоративных покрытий с высокой стойкостью к атмосферным и механическим воздействиям, а также может применяться в составе клеевых составов и композитных материалов.The invention relates to the field of innovative paints and varnishes, specifically the development of ultraviolet (UV)-cured epoxy acrylate compositions. This composition is intended for the creation of protective and decorative coatings with high resistance to atmospheric and mechanical influences, and can also be used in adhesives and composite materials.

В условиях современного производства особое значение приобретают материалы, обладающие быстрым отверждением и высокой адгезией к различным поверхностям. Эпоксиакрилатные композиции обладают преимуществами высокой прочности, химической стойкости и улучшенной адгезии к широкому спектру материалов, что делает их востребованными в различных отраслях промышленности.In modern manufacturing, materials with rapid curing and strong adhesion to various surfaces are particularly important. Epoxy-acrylate compounds offer the advantages of high strength, chemical resistance, and improved adhesion to a wide range of materials, making them popular in various industries.

Существуют многочисленные патенты на изобретения, связанные с УФ-отверждаемыми композициями. There are numerous patents for inventions related to UV-curable compositions.

Патент RU № 2687096, опубл.11.04.2018 г., относится к УФ-отверждаемой термоплавкой клеевой композиции для ламинирования прозрачными пленками, в частности, формованных изделий из древесных материалов, которые покрыты меламином или поливинилхлоридом.Patent RU No. 2687096, published on April 11, 2018, relates to a UV-curable hot-melt adhesive composition for laminating transparent films, in particular molded products made of wood materials that are coated with melamine or polyvinyl chloride.

Известен состав композиции УФ-отверждения, предназначенной для склеивания силикатных и органических стекол полиуретановых эластомеров по патенту
SU № 1811202, опубл. 27.03.1996 г. Композиция УФ-отверждения содержит продукт взаимодействия оксиалкилированного ди- или триола или полипропилен- или полибутиленгликоля с алифатическим диизоцианатом и моногидрокси(мет)акрилатом, имеющий м.м. 1400-4500, 2-3 (мет)акриловые группы и (мет)акриловый эквивалент 700-1800, 25-70 мас. %; мономер-растворитель – алифатический, циклический или циклоалифатический (мет)акрилат с температурой стеклования атактического гомополимера 65-115°С 25-70 мас. %; фотоинициатор 1-5 мас. %. Указанный продукт взаимодействия растворяют в мономере-растворителе и добавляют фотоинициатор.The composition of a UV-curing composition intended for gluing silicate and organic glasses of polyurethane elastomers is known according to a patent
SU No. 1811202, published on March 27, 1996. The UV-curing composition contains a reaction product of an oxyalkylated di- or triol or polypropylene- or polybutylene glycol with an aliphatic diisocyanate and monohydroxy(meth)acrylate, having a molecular weight of 1400-4500, 2-3 (meth)acrylic groups and a (meth)acrylic equivalent of 700-1800, 25-70 wt. %; a monomer-solvent - an aliphatic, cyclic or cycloaliphatic (meth)acrylate with an atactic homopolymer glass transition temperature of 65-115 °C, 25-70 wt. %; a photoinitiator of 1-5 wt. %. The said reaction product is dissolved in the monomer-solvent and the photoinitiator is added.

Однако такой состав имеет ограниченное применение и не подходит для разработки антикоррозионных лакокрасочных покрытий широкого применения.However, such a composition has limited application and is not suitable for the development of anti-corrosion paint and varnish coatings for wide application.

Наиболее близким к предлагаемому составу является порошковая УФ-отверждаемая композиция для лаковых покрытий по патенту RU № 2302439, опубл. 10.07.2007 г., включающая пленкообразователь на основе ненасыщенного соединения олигоэфир(мет)акрилата, фотоинициатор бензоильного типа, агент розлива и дегазирующий агент, отличающаяся тем, что содержит в качестве пленкообразователя двухкомпонентную систему из олигоэфир(мет)акрилата и второго ненасыщенного соединения с молекулярной массой, равной 500-970 г/моль, полученного синтезом из п-гидроксиэтоксистирола и диизоцианата, выбранного из ряда: 1,6-гексаметилендиизоцианат, 2,4-толуилендиизоцианат, изофорондиизоцианат, 4,4'-метилен-(бис-циклогексилдиизоцианат) или полученного синтезом из п-гидроксиэтоксистирола, диизоцианата, выбранного из ряда: 1,6-гексаметилендиизоцианат, изофорондиизоцианат, 4,4'-метилен-(бис-циклогексилдиизоцианат) и многоатомного спирта, выбранного из ряда: неопентилгликоль, 1,6-гександиол, причем двухкомпонентная система пленкообразователя содержит компоненты в соотношении, соответствующем соотношению ненасыщенных двойных связей олигоэфир(мет)акрилата и ненасыщенного соединения с молекулярной массой М-500-970 г/моль, в пределах от 1:1 до 1:1,2 соответственно, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: The closest to the proposed composition is the UV-curable powder composition for varnish coatings according to patent RU No. 2302439, published. 10.07.2007, comprising a film-forming agent based on an unsaturated compound of oligoester (meth) acrylate, a benzoyl-type photoinitiator, a filling agent and a degassing agent, characterized in that it contains, as a film-forming agent, a two-component system of oligoester (meth) acrylate and a second unsaturated compound with a molecular weight equal to 500-970 g / mol, obtained by synthesis from p-hydroxyethoxystyrene and a diisocyanate selected from the series: 1,6-hexamethylene diisocyanate, 2,4-toluene diisocyanate, isophorone diisocyanate, 4,4'-methylene-(bis-cyclohexyl diisocyanate) or obtained by synthesis from p-hydroxyethoxystyrene, a diisocyanate selected from the series: 1,6-hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, 4,4'-methylene-(bis-cyclohexyl diisocyanate) and a polyhydric alcohol selected from the series: neopentyl glycol, 1,6-hexanediol, wherein the two-component film-forming system contains components in a ratio corresponding to the ratio of unsaturated double bonds of the oligoester (meth)acrylate and the unsaturated compound with a molecular weight of M-500-970 g/mol, in the range from 1:1 to 1:1.2, respectively, with the following ratio of components, wt. parts:

Олигоэфир(мет)акрилат ……………………………………………………..76,03 – 89,87Oligoether(meth)acrylate……………………………………………………..76.03 – 89.87

Ненасыщенное соединениеUnsaturated compound

с молекулярной массой М = 500-970 г/моль………………………………..10,13 – 23,97with a molecular weight M = 500-970 g/mol………………………………..10.13 – 23.97

Фотоинициатор бензоильного типа…………………………………………1,00 – 2,70Benzoyl-type photoinitiator…………………………………………1.00 – 2.70

Агент розлива…………………………………………………………………1,00 – 1,50Bottling agent………………………………………………………………………1.00 – 1.50

Дегазирующий агент………………………………………………………… 0,50 – 0,70Degassing agent………………………………………………………… 0.50 – 0.70

Данный состав предназначен для создания только порошковых красок и не подходит для разработки антикоррозионных ЛКМ широкого профиля.This composition is intended for the creation of powder paints only and is not suitable for the development of wide-range anti-corrosion paints and varnishes.

Кроме того перечисленные составы имеют технологические недостатки, такие как недостаточная скорость отверждения при длине волны 320 нм, недостаточная диспергируемость компонентов и ограниченные механические характеристики.In addition, the listed compositions have technological disadvantages, such as insufficient curing speed at a wavelength of 320 nm, insufficient dispersibility of components and limited mechanical properties.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является улучшение технологических характеристик композиции ультрафиолетового отверждения за счёт повышения стойкости к внешним воздействиям и сокращения времени отверждения.The technical result of the proposed invention is to improve the technological characteristics of the ultraviolet-curing composition by increasing resistance to external influences and reducing the curing time.

Для достижения заявленного технического результата предлагается эпоксиакрилатная композиция для лакового покрытия, включающая двухкомпонентный плёнкообразователь из эпоксиакрилатного олигомера и 2-гидроксиэтилметакрилат (ГЭМА), а также фотоинициатор, агент розлива и дегазирующий агент, в которую дополнительно введены триглицидилметакрилат, соевый лецитин, аминопропанол AMP 95, а в качестве фотоинициатора выступает триметилбензоилэтилфенилфосфинат (ТРО) при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:In order to achieve the stated technical result, an epoxy acrylate composition for a varnish coating is proposed, which includes a two-component film-forming agent of epoxy acrylate oligomer and 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA), as well as a photoinitiator, a filling agent and a degassing agent, into which triglycidyl methacrylate, soy lecithin, aminopropanol AMP 95 are additionally introduced, and trimethylbenzoylethylphenylphosphinate (TPO) acts as a photoinitiator in the following ratio of components, wt. parts:

Эпоксиакрилатный олигомер................................................................................58,0 -62,0Epoxy acrylate oligomer.....................................................................58.0 -62.0

2-гидроксиэтилметакрилат (ГЭМА)…………………………………………….11,5-13,02-hydroxyethyl methacrylate (HEMA)…………………………………………….11.5-13.0

Триглицидилметакрилат…………………………………………………………10,0-10,8Triglycidyl methacrylate………………………………………………………10.0-10.8

Фотоинициатор ТРО……………………………………………………………...4,8-5,2Photoinitiator TRO……………………………………………………………...4.8-5.2

Соевый лецитин…………………………………………………………………..1,3-1,6Soy lecithin…………………………………………………………………..1.3-1.6

Аминопропанол AMP 95…………………………………………………...…. .1,8-2,2Aminopropanol AMP 95…………………………………………………………...…. .1.8-2.2

Агент розлива...………………………………………………………………….. 2,3-2,7Filling agent………………………………………………………………………….. 2.3-2.7

Дегазирующий агент..……………………………………………………………1,9-2,2Degassing agent……………………………………………………………1.9-2.2

Изготовление пленкообразователя из эпоксиакрилатного олигомера и
2-гидроксиэтилметакрилат (ГЭМА) позволяет сократить время отверждения композиции.Production of film-forming agent from epoxy acrylate oligomer and
2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA) allows to reduce the curing time of the composition.

Введение в композицию триглицидилметакрилата способствует повышению адгезионной прочности покрытия.The introduction of triglycidyl methacrylate into the composition helps to increase the adhesive strength of the coating.

Введение в композицию Аминопропанола AMP 95 повышает атмосферостойкость (испытания в климатической камере ГОСТ 9.401-2018 - метод 2)The introduction of Aminopropanol AMP 95 into the composition increases weather resistance (tests in a climatic chamber GOST 9.401-2018 - method 2)

Введение в композицию соевого лецитина необходимо для лучшего диспергирования композиции при изготовлении.The introduction of soy lecithin into the composition is necessary for better dispersion of the composition during manufacture.

Таким образом композиция из предлагаемого состава компонентов позволила добиться улучшения заявленных технологических параметров.Thus, the composition of the proposed components made it possible to improve the stated technological parameters.

Композицию готовят в две стадии:The composition is prepared in two stages:

1. На первой стадии в смесителе проводят перемешивание эпоксиакрилатного олигомера, 2-гидроксиэтилметакрилата (ГЭМА) и триглицидилметакрилата (ТГМ-3) при температуре 40-50 °C до получения однородной массы.1. In the first stage, epoxy acrylate oligomer, 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA) and triglycidyl methacrylate (TGM-3) are mixed in a mixer at a temperature of 40-50 °C until a homogeneous mass is obtained.

2. На второй стадии в смесь вводят соевый лецитин, аминопропанол AMP 95, фотоинициатор ТРО, агент розлива и пеногаситель, после чего проводят дополнительное перемешивание до полного растворения компонентов.2. At the second stage, soy lecithin, aminopropanol AMP 95, photoinitiator TPO, filling agent and antifoam agent are added to the mixture, after which additional mixing is carried out until the components are completely dissolved.

Полученная композиция наносится на поверхность методом распыления, валика или окунания и подвергается УФ-облучению при длине волны 320 нм.The resulting composition is applied to the surface by spraying, roller or dipping and is exposed to UV irradiation at a wavelength of 320 nm.

Проведено исследование параметров заявляемой композиции при нескольких составах компонентов (таблица 1). Для проверки технологических показателей предлагаемой композиции был использован фотоинициатор ТПО (триметилбензоилэтилфенилфосфинат) и источник УФ-излучения длиной волны 320 нм и мощностью 120 Вт/м².The parameters of the proposed composition were studied using several component compositions (Table 1). To test the technological properties of the proposed composition, the photoinitiator TPO (trimethylbenzoylethylphenylphosphinate) and a UV source with a wavelength of 320 nm and a power of 120 W/m² were used.

Таблица 1 (Варианты рецептур)Table 1 (Formulation options)

№№№№
п/пp/p КомпонентыComponents
мас.ч.mass. parts ПрототипPrototype
RU 2302439RU 2302439 11 22 33 44 55 11 Эпоксиакрилатный
олигомерEpoxy acrylate
oligomer 60,060.0 58,058.0 62,062.0 61,061.0 59,559.5 22 2-гидроксиэтилметакрилат2-hydroxyethyl methacrylate 12,012.0 13,013.0 11,511.5 12,512.5 12,812.8 33 ТриглицидилметакрилатTriglycidyl methacrylate 10,010.0 9,59.5 10,510.5 10,210.2 10,810.8 44 Соевый лецитинSoy lecithin 1,51.5 1,31.3 1,61.6 1,41.4 1,51.5 55 Аминопропанол AMP 95Aminopropanol AMP 95 2,02.0 2,22.2 1,81.8 2,12.1 2,02.0 66 Фотоинициатор ТРОPhotoinitiator TRO 1,0-2,71.0-2.7 5,05.0 5,25.2 4,84.8 5,15.1 5,05.0 77 Агент розливаBottling agent 1,0-1,51.0-1.5 2,52.5 2,32.3 2,72.7 2,42.4 2,52.5 88 Дегазирующий агентDegassing agent 0,5-0,70.5-0.7 2,02.0 2,12.1 1,91.9 2,22.2 2,02.0 99 ОлигоэфиракрилатOligoether acrylate 76,03-89,8776.03-89.87 -- -- -- -- -- 1010 Ненасыщенное соединение с М.М. 500-970 г/мольUnsaturated compound with M.W. 500-970 g/mol 10,13-23,9710.13-23.97 -- -- -- -- --

Результаты исследований технологических показателей предлагаемого состава представлены в Таблице 2.The results of the studies of the technological indicators of the proposed composition are presented in Table 2.

Таблица 2Table 2

№№№№
п/пp/p ТехнологическийTechnological
показательindicator Прототип Prototype
RU 2302439RU 2302439 Примеры по изобретениюExamples of the invention 11 22 33 44 55 11 Цвет покрытия, по ГОСТ 29319Coating color, according to GOST 29319 ПрозрачныйTransparent ПрозрачныйTransparent 22 Массовая доля
нелетучих веществ, %,
по ГОСТ 31939Mass fraction
non-volatile matter, %,
according to GOST 31939 100,0100.0 100,0100.0 100,0100.0 100,0100.0 100,0100.0 100,0100.0 33 Время отверждения с фотоинициатором, сек, по ГОСТ 19007Curing time with photoinitiator, sec, according to GOST 19007 2525 2121 1515 1010 1212 1818 Таблица 2 (Продолжение)Table 2 (Continued) №№№№
п/пp/p ТехнологическийTechnological
показательindicator Прототип Prototype
RU 2302439RU 2302439 Примеры по изобретениюExamples of the invention 11 22 33 44 55 44 Адгезия композиции с фотоинициатором, баллы,
по ГОСТ 15140Adhesion of the composition with the photoinitiator, points,
according to GOST 15140 11 33 22 11 22 22 55 Эластичность пленки при изгибе, мм, не более , по ГОСТ 31974Film elasticity when bending, mm, no more than, according to GOST 31974 33 22 22 11 22 33 66 Испытание в климатической камере по ГОСТ 9.401-2018
(метод 2), часTesting in a climatic chamber according to GOST 9.401-2018
(method 2), hour 400400 700700 850850 10001000 950950 900900

Как видно из таблицы 2, наилучшие технологические показатели имеет покрытие на основе композиции №3, данный состав превосходит прототип RU 2302439 по следующим параметрам: время отверждения, эластичность при изгибе и при испытании в климатической камере по ГОСТу 9.401 (метод 2). As can be seen from Table 2, the coating based on composition No. 3 has the best technological indicators; this composition surpasses prototype RU 2302439 in the following parameters: curing time, elasticity when bending and when tested in a climatic chamber according to GOST 9.401 (method 2).

Кроме того предлагаемый состав, в отличие от порошкового прототипа, можно использовать в виде клея, компаунда и композита. Для нанесения предлагаемого покрытия не требуется специальное оборудование (камера), ограничивающее размер обрабатываемого изделия, что позволяет расширить спектр применения предлагаемого состава в различных областях промышленности.Furthermore, unlike its powder prototype, the proposed composition can be used as an adhesive, compound, or composite. Application of the proposed coating does not require specialized equipment (such as a chamber) that limits the size of the workpiece, allowing for a broader range of applications across various industrial sectors.

Claims

An epoxy acrylate composition for a varnish coating, consisting of a two-component film-forming agent, a photoinitiator, a filling agent and a degassing agent, characterized in that the two-component film-forming agent consists of an epoxy acrylate oligomer and 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA), to which triglycidyl methacrylate, soy lecithin and aminopropanol AMP 95 are additionally added, and trimethylbenzoylethylphenylphosphinate (TPO) acts as a photoinitiator in the following ratio of components, wt. parts:

Epoxy acrylate oligomer 58.0-62.0 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA) 11.5-13.0 Triglycidyl methacrylate 10.0-10.8 Photoinitiator TRO 4.8-5.2 Soy lecithin 1.3-1.6 Aminopropanol AMP 95 1.8-2.2 Bottling agent 2.3-2.7 Degassing agent 1.9-2.2