專利名稱：一種利用紫外光聚合低溫制備uv塑料涂料的方法
一種利用紫外光聚合低溫制備UV塑料涂料的方法
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)UV涂料都是在常溫進行固化，而冬天的時候室外溫度往往都很低，這時進行的光聚合反應(yīng)需要在低溫下進行；宇航器的部分材料采用的是光固化技術(shù)，外太空環(huán)境下的氣溫往往很低，如果在外太空下修補宇航器也需要在低溫下進行；而且一些基材對溫度比較敏感，不能在高溫環(huán)境工作，這時候就需要用低溫光聚合來進行固化；此外光照過程中產(chǎn)生體積收縮對聚合物的形態(tài)、機械性能都有很大影響，自由基光聚合體積收縮比陽離子光聚合體積收縮大，也因此限制了自由基光聚合的應(yīng)用。呂波等人研究了 TEGDMA和0. 5wt%HCPK體系如何在低溫光聚合的過程中降低體積收縮率的問題。高霞等人研究了溫度對光聚合體系雙鍵轉(zhuǎn)化率的影響。肖鳴等人研究了 TEGDMA在-75°C到20°C溫度范圍的光聚合行為。戴明之等人研究了光引發(fā)劑濃度對丙烯酸體系紫外光聚合的影響。但目前為止，國內(nèi)和國外低溫下光聚合反應(yīng)在基礎(chǔ)方面的研究還比較少，低溫下UV塑料涂料的報道則更少。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在利用紫外光聚合的方法在低溫環(huán)境下制備UV塑料涂料的新方法，該方法操作簡單，易于控制，沒有污染。其特征在于包括以下過程在低溫環(huán)境(TC到-100°C，先將光引發(fā)劑BP、651、907、ITX、1173、184、2959、369、TP0,819, CQ,784中的一種或多種配合物加入到稀釋劑1，6-己二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇(400) 二甲基丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸異冰片酯、1，6-己二醇二甲基丙烯酸酯、2(2-乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯、聚乙二醇(200) 二丙烯酸酯、二季戊四醇五/六丙烯酸酯、丙烯酸異葵酯、二丙二醇二丙烯酸酯、丙氧化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三官能團丙烯酸酯、2-苯氧基乙基甲基丙烯酸酯、三縮四乙二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、3-丙氧化丙三醇三丙烯酸酯、丙烯酸異冰片酯、甲基丙烯酸異冰片酯、三官能團酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、二縮三乙二醇二甲基丙烯酸酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯或3-乙氧化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯中的一種或多種復(fù)配物中，加熱溶解后，加入UV涂料中的主體樹脂環(huán)氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、丙烯酸樹脂中的一種或兩種復(fù)配物，三者的配比分別占質(zhì)量比重為0. 1%-5% ；10%-70% ；10%-90%,混合均勻后涂在塑料基材上，進行低溫光聚合固化。上述制備方法中光聚合單體為1，6_己二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇(400) 二甲基丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸異冰片酯、1，6-己二醇二甲基丙烯酸酯、2(2-乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯、聚乙二醇(200) 二丙烯酸酯、二季戊四醇五/六丙烯酸酯、丙烯酸異葵酯、二丙二醇二丙烯酸酯、丙氧化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三官能團丙烯酸酯、2-苯氧基乙基甲基丙烯酸酯、三縮四乙二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、3-丙氧化丙三醇三丙烯酸酯、丙烯酸異冰片酯、甲基丙烯酸異冰片酯、三官能團酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、二縮三乙二醇二甲基丙烯酸酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯或3-乙氧化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯。上述制備方法中弓丨發(fā)劑為1173 (2-羥基-2-甲基-I-苯基丙酮)、184 (I-羥基-環(huán)己基-苯基甲酮)、2959 (I-[4- (2-羥基羥乙基)-苯基]-2-甲基-I-丙烷)、TP0 (2，4，6-三甲基苯甲?；交趸?、907 (2-甲基-I- (4-甲硫基)苯基-2-嗎琳基丙基-I-酮)、369 (2-芐基-2-二甲基氨基-I-(4-嗎琳芐基)丁酮)、651(安息香雙甲醚)或819 (苯基雙(2，4，6-三甲基苯甲酰基)氧化磷)。上述制備方法中樹脂為含有丙烯酸基團的環(huán)氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、丙烯酸樹脂。上述制備方法中引發(fā)劑用量、稀釋劑用量、樹脂用量三者的配比分別占質(zhì)量比重為 0. 1%-5% ；10%-70% ;10%-90%。
常用溶劑型涂料由于污染環(huán)境，固化時間長等，不符合趨勢需要，傳統(tǒng)紫外光固化由于是一種無溶劑環(huán)保涂料，正越來越受到廣泛關(guān)注，應(yīng)用范圍也越來越廣，但還存在一些問題，例如附著力不好，收縮嚴(yán)重等。本發(fā)明方法在這方面得到改善，具有以下有益效果I、本發(fā)明方法在-10(T(TC的低溫下進行光固化，拓寬了塑料基材的使用范圍，為低溫下紫外光聚合的研究奠定了基礎(chǔ)。2、北方冬季溫度很低，傳統(tǒng)溶劑型塑料涂料很難使用。本發(fā)明的低溫光聚合塑料涂料可適應(yīng)低溫的外界環(huán)境。3、宇航器在外太空下修補宇航器材料也需要在低溫下進行，這時候用低溫光聚合可以很好的解決這個問題。4、對于很多塑料基材玻璃化轉(zhuǎn)變溫度很低，一般的光聚合都要放熱，對塑料基材本身有傷害，本發(fā)明的方法可以克服這些問題。
具體實施例方式實施例I取環(huán)氧樹脂10g，聚氨酯34g，TMPTA (三羥甲基丙烷三丙烯酸酯)23g，TPGDA (二縮三乙二醇二甲基丙烯酸酯)12g，HDDA (1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯)3g，1173 (2-羥基-2-甲基-I-苯基丙酮)3g，體系混合均勻涂在PC上，用500mW/cm2的紫外光對聚合體系照射lOmin，得到表面平整光滑的涂料。實施例2取改性環(huán)氧樹脂15g，聚氨酯20g，TMPTA (三羥甲基丙烷三丙烯酸酯)10g, TPGDA(二縮三乙二醇二甲基丙烯酸酯)15g，HDDA (1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯)15g，1173(2-羥基-2-甲基-I-苯基丙酮)3g，BP 3g，體系混合均勻涂在PET上，用lOOOmW/cm2的紫外光對聚合體系照射20min，得到表面平整光滑的涂料。實施例3取環(huán)氧樹脂46g，HDDA (1，6_己二醇二甲基丙烯酸酯)45g，1173 (2_羥基-2-甲基-I-苯基丙酮)4g，體系混合均勻涂在PC上，用30mW/cm2的紫外光對聚合體系照射15min，得到表面平整光滑的涂料。實施例4取聚氨酯30g，3_乙氧化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯5g，HDDA (I, 6_己二醇二甲基丙烯酸酯)33. 7g，丙烯酸異冰片酯12. 8g，1173 (2-羥基-2-甲基_1_苯基丙酮)I. 8g，BP
2.Ig ,體系混合均勻涂在PE上，用200mW/cm2的紫外光對聚合體系照射25min，得到表面平整光滑的涂料。實施例5取聚氨酯13g，四官能環(huán)氧樹脂30g，2(2_乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯10g，二丙二醇二丙烯酸酯13g，1173(2-羥基-2-甲基-I-苯基丙酮)2g，BP 2g，體系混合均勻涂在PS上，用lOOmW/cm2的紫外光對聚合體系照射30min，得到表面平整光滑的涂料。實施例6取改性聚氨酯40g，TMPTA (三羥甲基丙烷三丙烯酸酯)20g, TPGDA (二縮三乙二醇二甲基丙烯酸酯)20g, 1173 (2-羥基-2-甲基-I-苯基丙酮)3g，體系混合均勻涂在PS上，用60mW/cm2的紫外光對聚合體系照射50min，得到表面平整光滑的涂料。實施例7取九官能聚氨酯49g，三官能聚氨酯29g，HDDA(l，6_己二醇二甲基丙烯酸酯)16g，184光引發(fā)劑4g，體系混合均勻涂在PP上，用800mW/cm2的紫外光對聚合體系照射50min，得到表面平整光滑的涂料。實施例8取改性聚氨酯16g，聚醚丙烯酸酯26. 5g，2 (2_乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯15g，HDDA (I, 6-己二醇二甲基丙烯酸酯)33. 7g，丙烯酸異冰片酯12. 8g，369光引發(fā)劑3g，體系混合均勻涂在PA上，用lOOOmW/cm2的紫外光對聚合體系照射50min，得到表面平整光滑的涂料。
權(quán)利要求
1.低溫光聚合制備UV塑料涂料的新方法，其特征在于包括以下過程 在低溫環(huán)境 0°c到-100°C，先將光引發(fā)劑 BP、651、907、ITX、1173、184、2959、369、TPO、819、CQ、784中的一種或兩種配合物加入到稀釋劑1，6-己二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇(400)二甲基丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸異冰片酯、1，6-己二醇二甲基丙烯酸酯、2(2-乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯、聚乙二醇(200)二丙烯酸酯、二季戊四醇五/六丙烯酸酯、丙烯酸異葵酯、二丙二醇二丙烯酸酯、丙氧化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三官能團丙烯酸酯、2-苯氧基乙基甲基丙烯酸酯、三縮四乙二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、3-丙氧化丙三醇三丙烯酸酯、丙烯酸異冰片酯、甲基丙烯酸異冰片酯、三官能團酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、二縮三乙二醇二甲基丙烯酸酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯或3-乙氧化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯中的一種或兩種復(fù)配物中，加熱溶解后，加入UV涂料中的主體樹脂環(huán)氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、丙烯酸樹脂中的一種或兩種復(fù)配物，三者的配比分別占質(zhì)量比重為 0. 1%-5% ；10%-70% ;10%-90%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的制備方法，其特征在于光聚合單體為1，6_己二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇(400) 二甲基丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸異冰片酯，1，6-己二醇二甲基丙烯酸酯、2 (2-乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯、聚乙二醇(200) 二丙烯酸酯、二季戊四醇五/六丙烯酸酯、丙烯酸異葵酯、二丙二醇二丙烯酸酯、丙氧化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三官能團丙烯酸酯、2-苯氧基乙基甲基丙烯酸酯、三縮四乙二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、3-丙氧化丙三醇三丙烯酸酯、丙烯酸異冰片酯、甲基丙烯酸異冰片酯、三官能團酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、二縮三乙二醇二甲基丙烯酸酯，2-苯氧基乙基丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯或3-乙氧化三羥甲基丙烷三丙稀Ife酷。
3.根據(jù)權(quán)利要求I的制備方法，其特征在于所述的引發(fā)劑為1173(2-羥基-2-甲基-I-苯基丙酮)、184(1_羥基-環(huán)己基-苯基甲酮)、2959(1-[4-(2_羥基羥乙基)-苯基]-2-甲基-I-丙烷)、TPO(2，4，6-三甲基苯甲?；交趸?、907 (2-甲基-1-(4-甲硫基)苯基-2-嗎琳基丙基-I-酮)、369(2_芐基-2- 二甲基氨基-1-(4-嗎琳芐基)丁酮)、651(安息香雙甲醚)或819(苯基雙(2，4，6-三甲基苯甲?；?氧化磷)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I的制備方法，其特征在于所述的樹脂為含有丙烯酸基團的環(huán)氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、丙烯酸樹脂。
5.根據(jù)權(quán)利要求I的制備方法，其特征在于所述引發(fā)劑用量、稀釋劑用量、樹脂用量三者的配比分別占質(zhì)量比重為0. 1%-5% ；10%-70% ；10%-90%0
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新型固化UV塑料涂料的新方法，屬于紫外光固化的方法領(lǐng)域。該方法是將配制好的光聚合涂料置于-100~0℃的低溫下，用30~1000mW/cm2的紫外光照射1~50min，得到低收縮的UV涂料。本發(fā)明方法易于控制，步驟簡單，后處理操作簡單，對環(huán)境無污染。
文檔編號B05D3/06GK102676030SQ20121015084
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月15日
發(fā)明者劉建偉, 聶俊, 馬貴平 申請人:北京化工大學(xué)常州先進材料研究院