紫外光固化纳米复合涂料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种紫外光固化纳米复合涂料及其制备方法，属于涂料领域。该制备方法包括：步骤S1：将芳纶纳米纤维加入到活性稀释剂中并进行分散，从而得到第一反应液；步骤S2：向第一反应液中加入环氧丙烯酸酯、光引发剂和助引发剂，然后在搅拌条件下反应10

【技术实现步骤摘要】
紫外光固化纳米复合涂料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及涂料领域，特别涉及紫外光固化纳米复合涂料及其制备方法。

技术介绍

[0002]紫外光(UV)固化技术由于具有环保、节能、经济以及快速固化等优点而在涂料工业中被广泛应用。环氧丙烯酸酯是目前用量最大的光固化低聚物，其固化膜具有优异的耐化学品性能、较高的机械强度和热稳定性以及良好的附着力。而且，环氧丙烯酸酯原料价格低，合成工艺简单。因此基于环氧丙烯酸酯的光固化涂料被广泛应用于纸张、塑料、木器以及金属表面。然而，由于环氧丙烯酸酯分子中含有刚性结构，其固化膜存在柔韧性差、脆性高的缺点，影响了其在一些容易变形或有韧性要求的基材领域中的应用。

技术实现思路

[0003]为了解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面，本专利技术的实施例提供了一种紫外光固化纳米复合涂料及其制备方法。由本专利技术公开的紫外光固化纳米复合涂料制得的涂层柔韧性提高，同时在可见光区的透过率基本不变。
[0004]根据本公开的一个方面，提供了一种紫外光固化纳米复合涂料的制备方法，所述制备方法包括：步骤S1：将芳纶纳米纤维加入到活性稀释剂中并进行分散，从而得到第一反应液；步骤S2：向第一反应液中加入环氧丙烯酸酯、光引发剂和助引发剂，然后在搅拌条件下反应10
‑
120分钟，得到环氧丙烯酸酯/芳纶纳米纤维纳米复合涂料。
[0005]在一些实施例中，按重量百分比计，所述活性稀释剂为48wt％
‑
60wt％；所述环氧丙烯酸酯为35wt％
‑
48wt％；所述光引发剂为2wt％
‑
4wt％；所述助引发剂为0.5wt％
‑
2wt％。
[0006]在一些实施例中，按重量百分比计，加入的所述芳纶纳米纤维的含量占比为0.025wt％
‑
0.25wt％。
[0007]在一些实施例中，所述芳纶纳米纤维是带有甲基丙烯酸酯基团的改性芳纶纳米纤维。
[0008]在一些实施例中，所述改性芳纶纳米纤维通过如下过程制备：步骤A1：将N
‑
甲基吡咯烷酮加热至80
‑
120℃，然后在300
‑
500rpm的搅拌条件下加入CaCl2，并形成反应体系，再使用冰水浴冷却反应体系；步骤A2：在所述反应体系温度下降至18
‑
25℃的条件下，在300
‑
500rpm的搅拌条件下加入甲基丙烯酸羟丙酯或甲基丙烯酸羟乙酯；步骤A3：在所述反应体系温度下降至0
‑
5℃的条件下，在300
‑
500rpm的搅拌条件下加入对苯二胺和对苯二甲酰氯，并在1500
‑
3000rpm的搅拌条件下进行缩聚反应，当出现韦森堡效应后停止搅拌，然后加入N
‑
甲基吡咯烷酮，以1500
‑
3000rpm的搅拌速度搅拌2
‑
10min使溶胶分散成均一液体；步骤A4：以1500
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3000rpm的搅拌速度搅拌去离子水，将所述均一液体加入所述去离子水中，继续搅拌5
‑
15min得到改性芳纶纳米纤维的悬浮液；步骤A5：对所述悬浮液进行真空抽滤得到所述改性芳纶纳米纤维。
[0009]在一些实施例中，所述活性稀释剂包括二缩三丙二醇二丙烯酸酯、2
‑
甲烷氧基乙基丙烯酸酯、丙烯酯
‑2‑
乙基乙酯、双酚α二甲基丙烯酸酯和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的至少一种。
[0010]在一些实施例中，所述光引发剂包括二苯甲酮、2
‑
异丙基硫杂蒽酮、4
‑
二甲氨基
‑
苯甲酸乙酯和2
‑
二甲氨基
‑2‑
苄基
‑1‑
[
‑
4(4
‑
吗啉基)苯基]‑1‑
丁酮中的至少一种。
[0011]在一些实施例中，所述助引发剂包括三乙醇胺、三异丙醇胺、4
‑
二甲氨基
‑
苯甲酸乙酯中的至少一种。
[0012]在一些实施例中，在步骤S2中，在所述反应后，在50
‑
80℃下真空干燥处理12
‑
36小时得到所述紫外固化纳米复合涂料。
[0013]根据本公开的另一方面，提供了一种紫外光固化纳米复合涂料，其中，所述紫外光固化纳米复合涂料是根据前述实施例中任一实施例所述的制备方法制备得到的。
附图说明
[0014]本专利技术的这些和/或其他方面和优点从下面结合附图对优选实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0015]图1示出了根据本专利技术的一个实施例的紫外光固化纳米复合涂料的制备方法；
[0016]图2示出了根据本专利技术的一个实施例的纳米复合涂层的应力
‑
应变曲线；
[0017]图3示出了根据本专利技术的一个实施例的纳米复合涂层的断裂伸长率；
[0018]图4示出了根据本专利技术的一个实施例的纳米复合涂层的透过率；
[0019]图5示出了根据本专利技术的另外的实施例的纳米复合涂层的应力
‑
应变曲线；
[0020]图6示出了根据本专利技术的另外的实施例的纳米复合涂层的断裂伸长率；
[0021]图7示出了根据本专利技术的另外的实施例的纳米复合涂层的透过率。
具体实施方式
[0022]下面通过实施例，并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本专利技术实施方式的说明旨在对本专利技术的总体专利技术构思进行解释，而不应当理解为对本专利技术的一种限制。
[0023]在本专利技术的实施例中，可以向环氧丙烯酸酯中加入聚氨酯丙烯酸酯等柔性UV低聚物，或对环氧丙烯酸酯进行改性，从而能够提高环氧丙烯酸酯固化膜的柔韧性。然而，这两种方法通常提高柔韧性的程度有限。
[0024]在本专利技术的实施例中，可以通过加入纳米黏土等纳米填料来提高漆膜柔韧性。然而，无机纳米粒子在聚合物中很容易发生团聚进而影响固化膜的性能。而且这种方法通常会造成漆膜透明度的下降。
[0025]针对上述实施例中的不足的至少一个方面，本专利技术提供了另外的实施例，即，向环氧丙烯酸酯基光固化涂料中加入芳纶纳米纤维制备纳米复合涂料，从而大大提高了固化膜的柔韧性，并且不会影响涂层的高透明度(在可见光区)。
[0026]如图1所示，本公开的实施例提供了一种紫外光固化纳米复合涂料的制备方法，包括：步骤S1：将芳纶纳米纤维加入到活性稀释剂中并进行分散(例如在超声波细胞破碎机中进行)，从而得到第一反应液；步骤S2：向第一反应液中加入环氧丙烯酸酯、光引发剂和助引
发剂，然后在搅拌条件(例如在磁力搅拌下进行，优选地以300
‑
500rpm的速度)下反应10
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种紫外光固化纳米复合涂料的制备方法，所述制备方法包括：步骤S1：将芳纶纳米纤维加入到活性稀释剂中并进行分散，从而得到第一反应液；步骤S2：向第一反应液中加入环氧丙烯酸酯、光引发剂和助引发剂，然后在搅拌条件下反应10
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120分钟，得到环氧丙烯酸酯/芳纶纳米纤维纳米复合涂料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，按重量百分比计，所述活性稀释剂为48wt％
‑
60wt％；所述环氧丙烯酸酯为35wt％
‑
48wt％；所述光引发剂为2wt％
‑
4wt％；所述助引发剂为0.5wt％
‑
2wt％。3.根据权利要求2所述的制备方法，其中，按重量百分比计，加入的所述芳纶纳米纤维的含量占比为0.025wt％
‑
0.25wt％。4.根据权利要求3所述的制备方法，其中，所述芳纶纳米纤维是带有甲基丙烯酸酯基团的改性芳纶纳米纤维。5.根据权利要求4所述的制备方法，其中，所述改性芳纶纳米纤维通过如下过程制备：步骤A1：将N
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甲基吡咯烷酮加热至80
‑
120℃，然后在300
‑
500rpm的搅拌条件下加入CaCl2，并形成反应体系，再使用冰水浴冷却反应体系；步骤A2：在所述反应体系温度下降至18
‑
25℃的条件下，在300
‑
500rpm的搅拌条件下加入甲基丙烯酸羟丙酯或甲基丙烯酸羟乙酯；步骤A3：在所述反应体系温度下降至0
‑
5℃的条件下，在300
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500rpm的搅拌条件下加入对苯二胺和对苯二甲酰氯，并在1500
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3000rpm的搅拌条件下进行缩聚反应，当出现韦森堡效应后停止搅拌，然后加入N
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甲基吡咯烷酮，以1500
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【专利技术属性】
技术研发人员：王颖，曲荣君，张盈，孙昌梅，纪春暖，
申请(专利权)人：鲁东大学，
类型：发明
国别省市：