[发明专利]一种绿色环保高效LED光固化聚氨酯改性不饱和聚酯水性木器漆及其制备方法

说明书

本发明公开了一种绿色环保高效LED光自固化聚氨酯改性不饱和聚酯水性木器漆及其制备方法。本发明首先制备聚乙二醇/稀土离子畸变/有机蒙脱石包裹改性光引发剂，其吸收峰与LED光波长匹配度好，光引发效率高；然后通过两步法工艺制得端羟基不饱和聚酯树脂预聚体，再分别将异氰酸酯多聚体、包裹改性光引发剂等先后反应，并加入颜填料与助剂，从而制得LED光自固化聚氨酯改性不饱和聚酯水性木器漆。本发明所制备的水性木器漆绿色环保、涂膜综合性能优异、光引发效率高，应用前景非常广阔。

技术领域

本发明涉及不饱和聚酯涂料技术领域，具体涉及一种绿色环保高效LED光固化聚氨酯改性不饱和聚酯水性木器漆及其制备方法。

背景技术

21世纪初，由于具备低VOC(理论上无任何溶剂挥发)、干燥速度快等诸多优点，UV光固化技术蓬勃发展，在国内外取得了巨大成功。但是，传统UV光固化技术普遍采用波长范围在240～420nm的高压汞灯作为发光光源，导致UV光固化技术存在一些难以克服的技术缺点：高压汞灯的光谱很宽，其真正起有效固化作用的紫外光谱波段只占其中的一小部分(大约20～30％)，而相当大一部分波段位于可见光和红外区域，因此UV光固化技术应用时会产生很高的热量(工作温度高达70～85℃)；这导致不仅需要加装排风装置(由此产生很多的工作噪音污染)，而且固化干燥时容易使承印物受热变形，极大地影响后续加工。

近几年更高效更节能的LED光固化技术迅速兴起。尽管从本质上说，LED光固化技术属于UV光固化技术的一种。但，LED光固化技术具备显著的优点：

(1)LED光固化技术是采用发光二极管(LED)作为发光光源；相比于高压汞灯，LED不仅效率和可靠性更高、而且体积小、寿命长。LED出光表面没有热辐射，芯片热量通过背部的散热结构排出，避免了高压汞灯的高温表面带来的各种安全隐患。

由于LED不会对反应物造成红外加热效果，因此反应过程中可以使用热敏性的材料，扩大了紫外光固化技术的应用范围。另外，LED光源无短波紫外伤害。这是因为LED光源中心波长在365nm以上的UVA区域，完全不含对皮肤有快速伤害的短波紫外光。

(2)LED光源的波长在360～420nm，属于有效固化作用的紫外光谱波段，因此能量利用率高，辐射热量低(工作温度降至30～35℃)，而且能大大缩短涂膜的固化时间，固化速度可以提高到150m/min。

因此，LED光固化技术具有极强的竞争力，已正在逐步取代使用高压汞灯的传统UV光固化技术，在涂料、油墨、胶黏剂等领域具有极大的市场前景。其中，LED光固化技术应用于木器漆是最有发展潜力的行业之一。众所周知，我国是全球木器家具出口第一大国，每年所生产与使用消耗的家具涂料也位列全球之冠。当前国内使用最多的家具涂料品种主要是硝基漆、醇酸漆、不饱和聚酯漆等。其中，硝基漆、醇酸漆等传统溶剂型家具涂料VOC很高，污染极为严重，对生态自然环境和人类身体健康带来了极大危害。随着环保法规的日益严格，水性家具涂料由于具备无毒、不燃、低污染等优点，越来越得到市场的青睐和发展。水性家具涂料品种主要有丙烯酸酯乳液、水性不饱和聚酯、水性环氧树脂等。但是，水性家具涂料通过常规其它固化手段得到的涂膜的综合应用性能较差，特别是涂膜的硬度、耐水性、耐溶剂性等性能很不理想，极大地限制了水性木器漆的应用和发展。通过LED光固化技术将水性木器漆进行固化干燥，是解决水性木器漆当前关键技术难题的最有效手段。

尽管LED光固化水性木器漆因其节能、环保、卫生的特点，成为现代家具涂料的主要发展方向之一，但当前存在两个主要技术瓶颈：

(1)当前水性木器漆用树脂(大多数是水性不饱和聚酯树脂)的性能较差，相关涂膜的硬度、附着力、耐冲击性、耐水性等性能较差，难以作为高档水性木器漆用树脂。