[发明专利]一种UV固化水性复合乳液及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种UV固化水性复合乳液及其制备方法和应用，属于水性涂料技术领域。所述UV固化水性复合乳液，以质量百分比计，原料包括：KH‑570改性纳米SiO₂水溶液30～50％、水性紫外光固化低聚物30～40％、去离子水10～40％，其中KH‑570改性纳米SiO₂水溶液的质量百分比浓度为10～20％。本发明利用KH‑570改性纳米SiO₂粒子，赋予其可UV固化性能，并提高与低聚物的相容性；KH‑570改性纳米SiO₂与水性紫外光低聚物混合，纳米粒子均匀分散，可充分发挥其纳米效应，且复合乳液不含VOC，可直接应用于节能环保的水性UV涂料中，为涂层提供优异的耐磨耐冲击性能。

技术领域

本发明涉及水性涂料技术领域，具体涉及一种可UV固化的水性复合乳液及其制备方法和应用。

背景技术

目前，在涂料行业中，紫外光(UV)固化涂料因其固化时间短，生产效率高，低能耗等诸多优点而得到很广泛的应用，无论是国内还是国际上，UV固化涂料的年产量都在逐年增加。尤其对于热敏性塑料基材来说，UV固化涂料仅需UV光照1-5min即可快速固化成膜，操作简便、能耗低，无需担心基材受热变形问题。但紫外光(UV)固化涂料也存在耐磨性能差，抗张强度弱，耐冲击性不强等缺点，不能得到广泛应用，而纳米SiO₂的加入则可以大大提高涂层的耐磨耐冲击性能。

纳米SiO₂是一种无定型、无毒、无味、无污染的白色粉末状非金属材料，是目前世界上大规模工业化生产产量最高的一种纳米粉体材料，用途十分广泛。纳米SiO₂具有高韧性、耐高温、耐腐蚀、耐磨、红外吸收等特性，但是由于其处于热力学非稳定状态，极易聚集成团，且其表面能高，表面亲水疏油，不易与有机物充分混合，在有机介质中难于均匀分散，与有机基体之间结合力差，易造成界面缺陷，使有机无机复合材料性能降低。要解决上述纳米SiO₂的分散性和与有机基体的相容性问题，必须对其进行表面改性，减弱SiO₂表面的极性，降低SiO₂表面的能态，以提高纳米粒子与有机基体间的相容性。

表面化学改性是指表面改性剂与粒子表面一些基团发生化学反应而达到改性目的。由于纳米表面存在不饱和残键和不同状态的羟基，这些活性基团可以同一些表面改性剂发生反应，从而使粒子表面带上具有特定化学活性的有机基团，改善粒子与各种有机溶剂及聚合物基体之间的相容性根据化学反应的不同。表面化学改性方法可以分为偶联剂法改性、醇酯法表面改性以及聚合物接枝法改性等。

专利CN 103779091 B公开了一种改性纳米SiO₂，将聚乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯与纳米SiO₂混溶于有机溶剂(四氢呋喃、乙腈和二氯甲烷中至少一种)中，在60℃下反应6小时或8小时，得到最终改性纳米SiO₂，用于制备全固态染料敏化太阳能电池。专利CN 104761929 B使用3-氨丙基三乙氧基硅烷对纳米SiO₂的表面进行改性，再利用过量的顺丁烯二酸酐与氨改性的纳米SiO₂反应，得到具有双键反应活性的纳米SiO₂粒子。

随着人们环保意识的逐渐增强，环保型的涂料越来越受到人们的关注，UV涂料水性化成为了越来越多UV涂料厂家的选择。此时，仅仅具有光固化性能的纳米SiO₂粒子已经无法满足环保型UV涂料的需求，因此，如何将纳米SiO₂粒子有效应用于水性UV涂料是本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可紫外光固化的水性复合乳液，可直接应用于水性UV涂料中，以克服现有的UV固化涂料存在的耐磨耐冲击性能差以及不环保等问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：