[发明专利]一种紫外光固化涂料添加剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种紫外光固化涂料添加剂及其制备方法和应用，具体为一种改性凹凸棒石紫外光固化涂料添加剂。

背景技术

凹凸棒石也称坡缕石，是一种纤维状或棒状结构的天然硅酸盐粘土矿物，直径几十纳米，长度达微米，具有良好的补强性能。凹凸棒石经活化后表面富含羟基，呈极性，与有机物亲和性差，导致凹凸棒石在基体树脂中的分散性差，不能充分发挥其整体应用性能。

紫外光固化涂料是一种环保节能型涂料，具有固化速度快、固化时溶剂挥发少、涂层性能优异等优点，因而受到人们的广泛关注。环氧丙烯酸酯是目前国内光固化行业中消耗量最大的一类低聚物，环氧丙烯酸酯不仅具有环氧树脂的高模量、高强度、耐化学品和优良防腐蚀性，还兼具丙烯酸树脂光泽、丰满度和耐候性好等特点。但是环氧丙烯酸酯粘度大，施工困难，配制涂料时往往需要加入活性稀释剂来降低其粘度。在紫外光固化过程中由于小分子的活性稀释剂易挥发，不仅对人的皮肤和眼睛强烈的刺激作用，危害身体健康；还会导致涂料固化时产生体积收缩以及收缩应力，最终会导致涂膜柔韧性差、附着力和耐冲击力下降以及硬度低等弊病，使其应用领域受到极大限制。

中国专利CN 101255219B公开了一种紫外光固化丙烯酸酯/改性蒙脱石纳米复合材料的制备方法，其技术方案是首先利用异氰酸酯改性丙烯酸酯，然后阳离子表面活性剂对蒙脱土进行有机插层处理，再用带有异氰酸根的丙烯酸酯表面修饰经阳离子表面活性剂插层的有机蒙脱土，最后制备出紫外光固化丙烯酸酯/改性蒙脱石纳米复合材料。但是该方法使用了价格昂贵的阳离子活性剂，增加成本；此外，该制备方法步骤繁琐、配料组分多，导致成本增加，难于规模化生产。

发明内容

本发明要解决的技术问题是紫外光固化涂料在光固化过程中由于活性稀释剂易挥发而导致涂膜柔韧性差、附着力和耐冲击力下降以及硬度低，本发明目的在于提供一种紫外光固化涂料添加剂及其制备方法，该方法简单易行，原料来源丰富、价格低廉，所得改性凹凸棒石添加剂制备的涂料综合性能优异。

本发明的技术方案是首先用异氰酸酯对活化的凹凸棒石进行改性，然后将改性纳米凹凸棒石/异氰酸酯混合物分散在活性稀释剂中，最后将活性稀释剂与低聚物、光引发剂等配制成涂料，制得一种纳米凹凸棒石/紫外光固化涂料。

本发明提供一种紫外光固化涂料添加剂，由改性凹凸棒石和异氰酸酯组成。

作为优选一种紫外光固化涂料添加剂，其制备方法包括如下步骤：

1、将凹凸棒石加入到0.5～2摩尔/升的无机酸溶液中，其中凹凸棒石与无机酸溶液的质量比为0.05～0.3∶1，在25～100℃下活化1～24小时，过滤，洗涤至滤液pH＝6～7，烘干、粉碎；

2、将步骤1中所述的活化凹凸棒石加入到异氰酸酯中，其中异氰酸酯与凹凸棒石的质量比为4～8∶1，加热至体系温度为30～100℃，超声浸渍6～60小时；在沸点下回流反应3～12小时，蒸发去除50～90％的异氰酸酯(以加入的异氰酸酯总质量计)，制得改性凹凸棒石/异氰酸酯混合物。

本发明还提供了一种紫外光固化涂料，组分包括：低聚物、活性稀释剂、光引发剂和纳米凹凸棒石/异氰酸酯混合物。

作为优选，涂料各组分按重量计的组成为：低聚物40～60份；活性稀释剂25～40份；光引发剂3～5份；改性凹凸棒石/异氰酸酯混合物1～7份。

作为优选，涂料中还含有流平剂、消泡剂。

作为优选，涂料各组分按重量计的组成为：低聚物40～60份；活性稀释剂25～40份；光引发剂3～5份；改性凹凸棒石/异氰酸酯混合物1～7份，流平剂0.03～0.6份：消泡剂0.02～0.5份。

本发明提供了紫外光固化涂料的制备方法，包括如下步骤：

1、将纳米凹凸棒石/异氰酸酯混合物加入到活性稀释剂中，搅拌或超声分散15～60分钟，使混合物在活性稀释剂中分散均匀；

2、按比例依次加入各组分，分散0.5～2小时，制得一种含有纳米凹凸棒石的紫外光固化涂料。

所述的无机酸选自硫酸、硝酸、磷酸或盐酸。

所述的异氰酸酯选自二苯基甲烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、萘二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、1，6-己二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、3，5-二甲基苯基异氰酸酯、正丁基异氰酸酯、间甲苯异氰酸酯；步骤2中所述的超声功率为20～100瓦/升。