具有星形结构的四官能度UV光固化单体、耐腐蚀UV光固化涂料及其制备制造技术

本发明专利技术属于涂料的技术领域，公开了具有星形结构的四官能度UV光固化单体、耐腐蚀UV光固化涂料及其制备。所述光固化单体的结构为式I，其中R1～R4为H或甲基。本发明专利技术还公开了光固化单体的制备方法。所述耐腐蚀UV光固化涂料由以下按质量百分比计的组分组成：环氧丙烯酸酯树脂35～40％；聚氨酯丙烯酸酯树脂42～48％；活性稀释剂4～8％；具有星形结构的四官能度UV光固化单体2～6％；光引发剂1～3％；助剂4～8％。本发明专利技术还公开了光固化涂料的制备方法。本发明专利技术涂料添加了光固化单体后，其固化后的漆膜交联度高，硬度大，耐磨，耐高温，耐腐蚀性好。

【技术实现步骤摘要】
具有星形结构的四官能度UV光固化单体、耐腐蚀UV光固化涂料及其制备
本专利技术属于涂料的
，具体涉及一种具有星形结构的四官能度UV光固化单体，耐腐蚀UV光固化涂料及制备方法。
技术介绍
相对于传统的溶剂型涂料，UV光固化涂料以紫外光为固化能源，具有固化速度快、节约能耗、性能优越、绿色环保等优点，目前已广泛应用于化工、机械、电子轻工、通讯等领域。现有的光固化涂料通常由聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、光引发剂和活性稀释剂等助剂组成，主要存在的缺陷有：硬度低、耐磨性低、耐高温和耐腐蚀性差，都需要针对不同的用途进行相应的改进，降低生产成本，扩大用途。
技术实现思路
针对目前光固化涂料容易黄变、硬度低、耐磨性低、耐高温和耐腐蚀性差的问题，本专利技术的首要目的在于提供一种具有星形结构的四官能度UV光固化单体及其制备方法。本专利技术的单体以环硅氧烷为核心，四个双键提供交联位点，同时以此单体为原料制备的耐腐蚀UV光固化涂料，具有较高的硬度、耐高温性、耐磨性和耐腐蚀性等。本专利技术的另一目的在于提供一种利用上述的光固化单体制备的耐腐蚀UV光固化涂料及该光固化涂料的制备方法。本专利技术通过加入具有环硅氧烷核心的四官能度UV光固化单体提高了交联密度，从而得到具有较高的硬度、耐高温性、耐磨性和耐腐蚀性等性能的光固化涂料。本专利技术的目的通过以下技术方案实现:一种具有星形结构的四官能度UV光固化单体，其结构为其中R1～R4独自地为H或甲基。所述具有星形结构的四官能度光固化单体，主要由1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷和4-乙烯基苄基缩水甘油醚、(甲基)丙烯酸反应得到；1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷：4-乙烯基苄基缩水甘油醚：(甲基)丙烯酸的摩尔比＝1:(4～4.05):(4～4.25)。所述(甲基)丙烯酸为丙烯酸和甲基丙烯酸中的一种以上。上述具有星形结构的四官能度光UV固化单体的制备方法，包括如下步骤：(1)在有机溶剂中，将4-乙烯基苄基缩水甘油醚与1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷在催化剂的作用下反应，后续处理，获得中间产物；(2)在阻聚剂和催化剂存在的条件下，将(甲基)丙烯酸与中间产物反应，获得四官能度光固化单体。步骤(1)和(2)中所述催化剂独自为三乙胺、四丁基硫酸氢胺、四丁基溴化胺、三乙基苄基氯化胺、氯铂酸中的一种以上。步骤(2)中所述阻聚剂为对羟基苯甲醚、对苯二酚、对苯醌、β-苯基萘胺、对叔丁基邻苯二酚中的一种以上。步骤(1)中所述有机溶剂为乙酸乙酯、甲苯、二甲苯、丙酮、甲醇中的一种以上。步骤(1)中所述有机溶剂的用量为4-乙烯基苄基缩水甘油醚质量的40～60％；所述催化剂的用量为1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷质量的0.01～0.1％。步骤(1)中所述反应的温度为70～90℃，所述反应的时间为8～24h；所述1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷通过滴加的方式加入由4-乙烯基苄基缩水甘油醚、催化剂和有机溶剂组成的反应体系中，滴加的时间为3～6h。所述后续处理是指减压蒸馏处理，即在70～90℃下减压蒸馏0.5～1h。步骤(2)中所述催化剂的用量为(甲基)丙烯酸质量的0.1～0.5％；所述阻聚剂的用量为(甲基)丙烯酸质量的0.1～0.5％；步骤(2)中所述反应的温度为95～125℃，所述反应的时间为2～4h。所述具有星形结构的四官能度UV光固化单体用于制备耐腐蚀UV光固化涂料。所述耐腐蚀UV光固化涂料，由以下按质量百分比计的组分组成：环氧丙烯酸酯树脂35～40％；聚氨酯丙烯酸酯树脂42～48％；活性稀释剂4～8％；具有星形结构的四官能度光固化单体2～6％；光引发剂1～3％；助剂4～8％。所述活性稀释剂为1,6-己二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯和二缩三丙二醇二丙烯酸酯中一种以上。所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2-苯基苄-2-二甲基胺-1-(4-吗啉苄苯基)丁酮和1-羟基环己基苯基甲酮中一种以上。所述助剂为木质素磺酸钠、二甲基硅油和聚氧乙烯蓖麻油中的一种以上。所述耐腐蚀UV光固化涂料的制备方法，包括以下步骤：(a)将环氧丙烯酸酯树脂、聚氨酯丙烯酸酯树脂、活性稀释剂和具有星形结构的四官能度光固化单体混匀；(b)加入光引发剂和助剂，搅拌均匀，获得耐腐蚀UV光固化涂料。所述搅拌的转速为200～400rpm，搅拌的时间为20～40min。所述UV光固化涂料可用于塑料、金属等基材的表面涂装。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点及有益效果：(1)本专利技术将具有星形结构的四官能度光固化单体加入UV光固化涂料中，提高了该UV光固化涂料固化后的漆膜性能，该光固化单体具有环硅氧烷核心和四个双键提供交联位点从而增加了固化后漆膜的交联密度。(2)本专利技术制备的UV光固化涂料，其固化后漆膜的交联度高，硬度大，耐磨，耐高温，耐腐蚀性好，适用于多种基材的工业防腐涂料。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例中所述环氧丙烯酸酯树脂为购买于佛山市红树水性印涂材料有限公司，H406。所述聚氨酯丙烯酸酯树脂为购买于中山市博海精细化工有限公司，BH-3309A。实施例1本实施例中具有星形结构的四官能度光固化单体，主要由1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷、4-乙烯基苄基缩水甘油醚和丙烯酸分步反应得到，1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷:4-乙烯基苄基缩水甘油醚:丙烯酸的摩尔比＝1:4:4.2。上述具有星形结构的四官能度光固化单体的具体制备方法包括如下步骤:(1)将38.0g(0.2mol)4-乙烯基苄基缩水甘油醚用19g甲苯溶解，加入10mg氯铂酸作为反应催化剂，在搅拌下滴加12.0g(0.05mol)1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷，同时升温至80℃，在3.5h内滴加完毕，继续在此温度下保温反应12h，反应完成后在80℃下减压蒸馏0.5h，以除去溶剂甲苯和未反应的4-乙烯基苄基缩水甘油醚，得到浅黄色透明液体的中间产物；(2)将15.1g(0.21mol)丙烯酸与中间产物混合，加入30mg对羟基苯甲醚和30mg四丁基溴化铵分别作为阻聚剂和反应催化剂，在搅拌下和115℃的温度下保温反应3h后结束反应，即得到具有星形结构的四官能度光固化单体。步骤(1)中反应的方程式为一种耐腐蚀UV光固化涂料，由以下按质量百分比计的组分组成：环氧丙烯酸酯树脂36％聚氨酯丙烯酸酯树脂46％活性稀释剂二丙二醇二丙烯酸酯6.5％具有星形结构的四官能度光固化单体4.5％光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮2.5％助剂聚氧乙烯蓖麻油2.0％助剂木质素磺酸钠2.5％。所述耐腐蚀UV光固化涂料的制备步骤：将环氧丙烯酸酯树脂H406、聚氨酯丙烯酸酯树脂BH-3309A、活性稀释剂和具有星形结构的四官能度光固化单体一起溶解，然后以250rpm的速率边搅拌边加入光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮和助剂聚氧乙烯蓖麻油、木质素磺酸钠，保持搅拌速率不变持续30min，即得到耐腐蚀UV光固化涂料。实施例2本实施例中具有星形结构的四官能度光固化单体，主要由1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷、4-乙烯基苄基缩水甘油醚和丙烯酸分步反应得到，其各组成配比按摩尔比计如下:1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷:4-乙烯基苄基缩水甘油醚:丙烯酸＝1:4:4。上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有星形结构的四官能度UV光固化单体，其特征在于：其结构为

【技术特征摘要】
1.一种具有星形结构的四官能度UV光固化单体，其特征在于：其结构为其中R1～R4独自地为H或甲基。2.根据权利要求1所述具有星形结构的四官能度UV光固化单体，其特征在于：主要由1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷和4-乙烯基苄基缩水甘油醚、(甲基)丙烯酸反应得到；1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷：4-乙烯基苄基缩水甘油醚：(甲基)丙烯酸的摩尔比＝1:(4～4.05):(4～4.25)；所述(甲基)丙烯酸为丙烯酸和甲基丙烯酸中的一种以上。3.根据权利要求1或2所述具有星形结构的四官能度UV光固化单体的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)在有机溶剂中，将4-乙烯基苄基缩水甘油醚与1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷在催化剂的作用下反应，后续处理，获得中间产物；(2)在阻聚剂和催化剂存在的条件下，将(甲基)丙烯酸与中间产物反应，获得四官能度光固化单体。4.根据权利要求3所述具有星形结构的四官能度UV光固化单体的制备方法，其特征在于：步骤(1)和(2)中所述催化剂独自为三乙胺、四丁基硫酸氢胺、四丁基溴化胺、三乙基苄基氯化胺、氯铂酸中的一种以上；步骤(2)中所述阻聚剂为对羟基苯甲醚、对苯二酚、对苯醌、β－苯基萘胺、对叔丁基邻苯二酚中的一种以上；步骤(1)中所述反应的温度为70～90℃，所述反应的时间为8～24h；步骤(2)中所述反应的温度为95～125℃，所述反应的时间为2～4h。5.根据权利要求3所述具有星形结构的四官能度UV光固化单体的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述有机溶剂为乙酸乙酯、甲苯、二甲苯、丙酮、甲醇中的一种以上；步骤(1)中所述有机溶剂的用量为4-乙烯基苄基缩水甘油醚质量的40～60％；所述催化剂的用量为1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷质量的0.01～0.1...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂伟萍，陈君华，郝汉，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44