[发明专利]聚氯乙烯用单组份水性紫外光防护涂层材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚合物技术领域，更具体地说是涉及用于聚氯乙烯的紫外光防护 涂层材料，以及关于紫外光防护涂层材料的制备方法。

技术背景

在我国化学建材领域，聚氯乙烯的用量一直居于首位。然而，在户外使用时， 受以紫外光为主要诱因的影响，聚氯乙烯分子会发生一系列的物理与化学变化， 从而导致制品出现发硬、发脆、变色、粉化等性能劣化现象，最终失去使用价值。 因此，聚氯乙烯的耐紫外光性能较差成为制约其健康发展的主要障碍之一。

提高聚氯乙烯耐光性能最常用的方法是向材料本体中添加一定含量的有机 紫外光稳定剂，如水杨酸苯酯、邻羟基二苯甲酮、邻羟基并三唑和三嗪类等。但 高昂的成本，使用中的迁移流失等问题，始终不能为PVC提供令人满意的光防 护效果。一个有趣的研究发现为人们提供了新的研究思路：当将等量的光稳定剂 置于试样表层时，其光稳定效果是将其混入本体时的10倍。改变聚氯乙烯表层 性质，或在其表层施以保护层材料将能更有效地提高其光稳定性能。

1983年，R.S.Bauer最早报道了一种环氧-丙烯酸酯聚合物制备的PVC光保 护涂层，该涂层虽对PVC的耐紫外光性能有明显地改善作用，但其对PVC制品 的附着力不足；之后，D.Decker等通过接枝改性的方法提高了上述聚合物的附 着力，但其复杂的工艺过程，使该类涂层材料的发展搁浅。基于同样的理由，用 等离子处理方法改善PVC的光稳定性虽早在1993年就已报道，但迄今仍未能得 以应用。DUPON公司近年来虽也推出了一些PVC用的耐候涂层材料，但复杂 的双组份体系和较高的使用成本并不能为市场所接受。至于一些光稳定性较好的 高交联体系，由于涂层固化温度多在100℃以上，对于热变形温度为70℃左右的 PVC完全不适用。此外，在目前报道的涂层材料中，绝大多数都为有机溶剂型 体系，这对环境十分不友好。因此研制开发出能满足PVC使用的具有更好光稳 定效果，无毒环保，操作简便，成本低廉的新型光保护涂层材料仍是人们追寻的 目标。

发明内容

本发明的目的是提供一种可操作性强、制备成本低、无毒环保、综合性能优 良的光保护涂层材料及制备方法，同时将其应用于聚氯乙烯制品，以期解决现有 光稳定材料的毒性大、易迁移性、耐抽提性差、易挥发以及与基材相容性差、粘 附力弱、光稳定效率不高、制备成本高等问题，大幅度提高制品的抗紫外老化性 能，降低使用成本。

本发明的思想基于：丙烯酸酯水乳液无毒、环保，可在较低温度下单组份固 化成膜。膜层具有很高的耐紫外光性能，且无色透明，非常适合用作热塑性塑料 如PVC的涂层。功能助剂的引入，可大幅度提高涂层与PVC基材的界面作用力， 从而保证涂层与PVC间良好的附着力。功能助剂中特殊的结构单元在固化过程 中能形成微晶结构，这对于涂层硬度和对氧气阻隔能力的提高十分有利，从而使 涂层对PVC基材的光防护能力得以进一步提高。

此外，丙烯酸酯体系的共聚反应较易控制，且以水为介质，可满足低制备成 本的要求。

实现本发明上述目的的具体技术方案如下：

用于聚氯乙烯(PVC)的单组份环保水性紫外光防护涂层材料，防护涂层材 料为含特殊功能助剂的丙烯酸酯共聚物水乳液，所述特殊功能助剂为具有如下结 构单元的化合物：

其中R₁，为-CH₂C(CH₃)₂CH₂-；R₂为-(CH₂)_n-，在R₂中n＝6～9。

上述的聚氯乙烯用单组份水性紫外光防护涂层材料，其原料组分构成，以重 量份计，一般主要包括：

丙烯酸乙酯        10～100

丙烯酸丁酯        10～100

甲基丙烯酸甲酯    10～100

丙烯腈            10～50

丙烯酸            1.0～10

特殊功能助剂      0.3～2.0

乳化剂            3.0～5.0

引发剂            0.5～1.5

水                100。