專利名稱：一種可紫外光固化水性樹(shù)脂組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于輕化工領(lǐng)域中的可紫外光固化水性涂飾劑，具體涉及一種可紫外光固化水性樹(shù)脂組合物。
背景技術(shù)：
紙張、人造革或天然革、塑料、金屬、木材等基材在人類生活中有廣泛應(yīng)用，但隨著人們生活水平的提高，對(duì)上述材料的使用性能和表現(xiàn)性能都提出了更高的要求，上光涂飾就是一種很有效的方法。未經(jīng)上光涂飾的上述材料表面粗糙，缺乏光澤，顏色也不鮮艷，特別是在防水性、防油污性、耐化學(xué)品性、耐干濕擦性及耐碰撞性等性能較差。例如，紫外光光固化光油目前已成為高檔印刷品，特別是在紙品包裝盒、書(shū)、雜志等封面等表面處理的首選品種，然而，紫外光光固化光油成本居高不下，而且氣味相對(duì)較大。特別不能適用于香煙、食品、醫(yī)藥、兒童用品等包裝上光作業(yè)。可紫外光固化水性樹(shù)脂組合物是兼有紫外光固化油性涂飾劑和水性涂飾劑優(yōu)點(diǎn)的一種新型涂飾劑，是當(dāng)今輻射固化領(lǐng)域的一個(gè)新的研究方向。水性UV涂飾劑能很好地解決這一問(wèn)題。由于用水作稀釋劑，無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)皮膚刺激性，更安全。水性UV涂飾劑具有涂膜干燥快、膜層光亮度高，干燥后膜面堅(jiān)固耐熱、能使印刷的表面非常光亮、平滑，折光效果使圖文產(chǎn)生強(qiáng)烈的主體感，色彩更加鮮艷，印品有高檔感。另外，UV油墨印刷后沒(méi)有溶劑揮發(fā)，干燥后墨層厚度很少減薄，所以在同樣的印刷條件下，UV油墨的墨層厚度比溶劑油墨厚，對(duì)于網(wǎng)點(diǎn)在印第三色或第四色時(shí)印刷時(shí)，由于顏色疊加后，墨層明顯變厚，造成承印物表面不平，在一定刮刀壓力下，油墨向低凹處流散，造成網(wǎng)點(diǎn)擴(kuò)大而造成的色相失真。水性UV油墨亦能很好地解決這一問(wèn)題。
可紫外光固化水性樹(shù)脂組合物既有水作溶劑的環(huán)保優(yōu)勢(shì)，又兼有滿足于工業(yè)化生產(chǎn)要求的干燥快、占地面積小、節(jié)能等特點(diǎn)，屬環(huán)保型產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可紫外光固化水性樹(shù)脂組合物，為紙質(zhì)品、人造革或天然革、塑料、金屬、木材等行業(yè)可紫外光固化的水性涂飾劑及水性UV油墨用粘合料提供了一種性能優(yōu)良的快速光固化多官能團(tuán)水性樹(shù)脂，所得涂膜具有光澤好、平整光滑、耐水、耐化學(xué)品性能優(yōu)異性、手感好、柔韌性佳等特點(diǎn)。
本發(fā)明提供一種可紫外光固化水性樹(shù)脂組合物，它包含(A)以固體份重量計(jì)10～70％的水溶性光固化改性環(huán)氧丙烯酸酯樹(shù)脂；(B)按重量計(jì)0％～10％的水性丙烯酸酯單體或水溶性丙烯酸酯預(yù)聚物；(C)按重量計(jì)1％～5％的光引發(fā)劑；(D)按重量計(jì)0.1％～8％的助劑；(E)按重量計(jì)20％～80％的去離子水或水與醇的混合溶劑。
上述組分(A)采用異氰酸酯、2，2-二羥甲基丙酸(DMPA)、帶羥基的丙烯酸酯單體和聚多元醇對(duì)環(huán)氧丙烯酸酯樹(shù)脂進(jìn)行接枝改性，優(yōu)選的固體份含量30～60％。
上述異氰酸酯是六亞甲基二異氰酸脂(HDl)、甲苯二異氰酸脂(TDI)、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)；優(yōu)選采用異氰酸酯是甲苯二異氰酸脂(TDI)、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)。
上述帶羥基的丙烯酸酯單體是丙烯酸羥乙酯(HEA)、甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)、丙烯酸羥丙酯(HPA)、甲基丙烯酸羥丙酯(HPMA)。
上述環(huán)氧丙烯酸酯樹(shù)脂是雙酚A環(huán)氧丙烯酸酯、酚醛環(huán)氧丙烯酸酯、環(huán)氧化油丙烯酸酯。
上述聚多元醇是聚酯多元醇或聚醚多元醇，其分子量可選擇500～3000范圍。
上述組分(B)所述的水性丙烯酸酯單體包括烷氧化的單官能度或多官能度丙烯酸酯。
上述組分(C)為水溶性或非水溶性光引發(fā)劑，所述的光引發(fā)劑是4’-(2-羥乙氧基)-2-羥基-2-甲基苯丙酮、1-羥基-1-環(huán)己基苯甲酮或它們之間的任意混合物，優(yōu)選用量1～4％。
上述組分(D)選用的助劑有潤(rùn)濕劑、流平劑、消泡劑、防霉劑、防針孔劑、消光劑，其中潤(rùn)濕劑選用聚氧乙烯烷基(苯)酚醚類潤(rùn)濕劑；防針孔劑選用硅油類；消光劑選用氣相二氧化硅；消泡劑選用改性聚硅氧烷；防霉劑選用苯并咪唑氨基甲酸甲酯(多菌靈)；流平劑選用水溶性硅油。
上述組分(E)的去離子水或醇溶劑，水為軟水主要作為溶劑，醇溶劑用乙醇或水與乙醇的1∶1混合物。
本發(fā)明物可紫外光固化水性樹(shù)脂組合物，組分A是采用異氰酸酯、2，2-二羥甲基丙酸(DMPA)、帶羥基的丙烯酸酯單體和聚多元醇對(duì)環(huán)氧丙烯酸酯樹(shù)脂進(jìn)行接枝改性制備可紫外光固化水性樹(shù)脂。適量的水性丙烯酸酯單體或水溶性丙烯酸酯預(yù)聚物可以調(diào)整可紫外光固化水性樹(shù)脂的固化速度、及水性樹(shù)脂成膜物的光澤、耐水性和硬度，但成膜物的主要性能由可紫外光固化水性樹(shù)脂(A)決定。所述可紫外光固化水性樹(shù)脂可用脂肪族或芳香族多異氰酸酯、2，2-二羥甲基丙酸、聚多元醇、帶羥基的丙烯酸酯單體、環(huán)氧丙烯酸酯樹(shù)脂和去離子水為原料合成。使用的多異氰酸酯有六亞甲基二異氰酸脂(HDl)、甲苯二異氰酸脂(TDI)、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)，其中使用HDI、IPDI合成的可紫外光固化水性樹(shù)脂具有優(yōu)良的耐候性和耐黃變性。可使用引入帶羧基的化合物是2，2-二羥甲基丙酸；可使用帶羥基的丙烯酸酯單體的化合物有丙烯酸羥乙酯(HEA)、甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)、丙烯酸羥丙酯(HPA)、甲基丙烯酸羥丙酯(HPMA)；可使用的環(huán)氧丙烯酸酯樹(shù)脂有雙酚A環(huán)氧丙烯酸酯和環(huán)氧化油丙烯酸酯；可使用的聚多元醇包括聚酯多元醇或聚醚多元醇?？勺贤夤夤袒詷?shù)脂能制備成固體含量范圍為10-80wt％的穩(wěn)定乳液。在室溫避光下，該乳液的穩(wěn)定性大于10個(gè)月。
本發(fā)明物可紫外光固化水性樹(shù)脂組合物組分B是水性丙烯酸酯單體或水溶性丙烯酸酯預(yù)聚物。所述的水性丙烯酸酯單體包括烷氧化的單官能度或多官能度丙烯酸酯，其中包括(甲基)丙烯酸羥烷基酯，例如(甲基)丙烯酸-2-羥乙基酯和(甲基)丙烯酸-2-羥丙基酯；二醇的單(甲基)丙烯酸酯，例如乙二醇的單(甲基)丙烯酸酯、甲氧基乙二醇的單(甲基)丙烯酸酯、三甘醇的單(甲基)丙烯酸酯；含兩個(gè)或更多的烯鍵式不飽和基團(tuán)的有用單體的例子包括烷撐二醇二(甲基)丙烯酸酯，例如乙二醇二(甲基)丙烯酸酯和丙二醇二(甲基)丙烯酸酯；所述的水溶性丙烯酸酯預(yù)聚物包括聚烷撐二醇二(甲基)丙烯酸酯，例如二甘醇二(甲基)丙烯酸酯、四甘醇二(甲基)丙烯酸酯、二丙二醇二(甲基)丙烯酸酯和三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯以及其氧化烯改性的產(chǎn)物；多元醇多(甲基)丙烯酸酯，例如三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇二或三(甲基)丙烯酸酯或上述單體的任意混合物。
本發(fā)明物可紫外光固化水性樹(shù)脂組合物組分C是光引發(fā)劑。所述的光引發(fā)劑包括4’-(2-羥乙氧基)-2-羥基-2-甲基苯丙酮、1-羥基-1-環(huán)己基苯甲酮或它們之間的任意混合物。
本發(fā)明物可紫外光固化水性樹(shù)脂組合物組分D是助劑。助劑可提高可紫外光固化水性樹(shù)脂組合物成膜的質(zhì)量。可用助劑包括潤(rùn)濕劑、防針孔劑、防腐劑、消光劑、防凍劑等。潤(rùn)濕流平劑和消泡劑的加入可保證涂膜表面鋪展光滑平整。潤(rùn)濕劑可選用聚氧乙烯烷基(苯)酚醚類潤(rùn)濕劑，流平劑、防針孔劑可選用水溶性硅油；消光劑可選用氣相二氧化硅；消泡劑可選用改性聚硅氧烷。水的凝固點(diǎn)比一般有機(jī)溶劑高，在運(yùn)輸和儲(chǔ)藏過(guò)程中需要加入防凍劑。另外，水性體系中容易產(chǎn)生霉菌，需加入防霉劑，防霉劑可選用苯并咪唑氨基甲酸甲酯(多菌靈)。
本發(fā)明物可紫外光固化水性樹(shù)脂組合物組分E是去離子水或醇與水的混合溶劑。水為軟水，醇溶劑可用乙醇或水與乙醇(1∶1)的混合物，它們作為溶劑主要用于調(diào)節(jié)可紫外光固化水性樹(shù)脂組合物的粘度。
本發(fā)明的提出的可紫外光固化水性樹(shù)脂組合物的應(yīng)用不僅具有高效節(jié)能、產(chǎn)品無(wú)毒、無(wú)污染，具有用水易清洗性，涂層可薄涂性，而且涂料所形成的膜光澤度高，手感好，具有十分優(yōu)良的耐水性、耐繞曲疲勞性，能顯著提高所涂物體的表觀質(zhì)量。作為頂層光亮劑在裝飾方面達(dá)到了溶劑性涂飾的效果。
本發(fā)明的可紫外光固化水性樹(shù)脂組合物的制備方法是將上述各組份按比例混合后，在40℃-45℃下攪拌約1個(gè)小時(shí)左右，用200目濾布過(guò)濾后包裝，既得到本發(fā)明所述可紫外光固化水性樹(shù)脂組合物。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，但不受限于這些實(shí)施例。
合成實(shí)例1在裝有攪拌器、溫度計(jì)和冷凝管的四口燒瓶中，分別投入34g的2，2-二羥甲基丙酸、120g環(huán)氧丙烯酸樹(shù)脂、500g聚四甲撐二醇(Mn＝2000)溶解后，添加適量的催化劑二月桂酸二丁基錫和阻聚劑對(duì)羥基苯甲醚，然后以60滴/分鐘的速度滴加205g甲苯二異氰酸酯，待滴加完畢溫度穩(wěn)定后，升溫至60℃-70℃反應(yīng)1.5小時(shí)，再加入60g丙烯酸羥乙酯保溫30min，然后升溫至85℃再反應(yīng)2h，直至反應(yīng)體系中的異氰酸根基本消失，最后降溫至50℃以下，慢慢加入25g三乙胺，在40～50℃下攪拌約1小時(shí)左右，慢慢加入一定量去離子水，快速攪拌均勻，既可獲得水性乳液，用200目濾布過(guò)濾后包裝，即得本發(fā)明所述水溶可紫外光固化改性環(huán)氧丙烯酸樹(shù)脂A-1。
合成實(shí)例2在裝有攪拌器、溫度計(jì)和冷凝管的四口燒瓶中，分別投入34g的2，2-二羥甲基丙酸、120g環(huán)氧丙烯酸樹(shù)脂、500g聚酯多元醇JW-2503溶解后，添加適量的催化劑二月桂酸二丁基錫和阻聚劑對(duì)羥基苯甲醚，然后以60滴/分鐘的速度滴加225g異佛爾酮二異氰酸酯，待滴加完畢溫度穩(wěn)定后，升溫至60℃-70℃反應(yīng)1.5小時(shí)，再加入60g丙烯酸羥乙酯保溫30min，然后升溫至85℃再反應(yīng)2h，直至反應(yīng)體系中的異氰酸根基本消失，最后降溫至50℃以下，慢慢加入25g三乙胺，在40～50℃下攪拌約1小時(shí)左右，慢慢加入一定量去離子水，快速攪拌均勻，既可獲得水性乳液，用200目濾布過(guò)濾后包裝，即得本發(fā)明所述水溶可紫外光固化改性環(huán)氧丙烯酸樹(shù)脂A-2。
實(shí)施例1水性芳香族光固化改性環(huán)氧丙烯酸樹(shù)脂(A-1) 45％4’-(2-羥乙氧基)-2-羥基-2-甲基苯丙酮4％水性流平劑 1％去離子水50％將上述各組份按比例混合后，在40℃-45℃下攪拌若1個(gè)小時(shí)左右，用200目濾布過(guò)濾后，即得本發(fā)明所述可紫外光固化紙質(zhì)品水性涂飾劑，外觀為乳白色帶藍(lán)光的液體。將此涂飾劑涂于銅板紙、人造PU革、鋁板(材)，50℃下流平5分鐘，經(jīng)1000W高壓汞燈(燈距25cm)照射，固化后測(cè)其成膜物性能，所得結(jié)果見(jiàn)表1。
實(shí)施例2水性芳香族光固化改性環(huán)氧丙烯酸樹(shù)脂(A-1) 45％4’-(2-羥乙氧基)-2-羥基-2-甲基苯丙酮4％聚乙二醇丙烯酸酯5％去離子水46％樣品制作方法同實(shí)施例1，所得涂膜性能結(jié)果見(jiàn)表1。
實(shí)施例3水性脂肪族光固化改性環(huán)氧丙烯酸樹(shù)脂(A-2) 70％4’-(2-羥乙氧基)-2-羥基-2-甲基苯丙酮4％去離子水26％樣品制作方法同實(shí)施例1，所得涂膜性能結(jié)果見(jiàn)表1。
實(shí)施例4水性脂肪族光固化改性環(huán)氧丙烯酸樹(shù)脂(A-2) 60％4’-(2-羥乙氧基)-2-羥基-2-甲基苯丙酮4％水性流平劑 1％去離子水35％
樣品制作方法同實(shí)施例1，所得涂膜性能結(jié)果見(jiàn)表1。
表1涂膜性能比較

權(quán)利要求
1.一種可紫外光固化水性樹(shù)脂組合物，其特征在于它包含(A)以固體份重量計(jì)10～70％的水溶性光固化改性環(huán)氧丙烯酸酯樹(shù)脂；(B)按重量計(jì)0％～10％的水性丙烯酸酯單體或水溶性丙烯酸酯預(yù)聚物；(C)按重量計(jì)1％～5％的光引發(fā)劑；(D)按重量計(jì)0.1％～8％的助劑；(E)按重量計(jì)20％～80％的去離子水或水與醇的混合溶劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的可紫外光固化水性樹(shù)脂組合物，其特征在于上述組分(A)采用異氰酸酯、2，2-二羥甲基丙酸(DMPA)、帶羥基的丙烯酸酯單體和聚多元醇對(duì)環(huán)氧丙烯酸酯樹(shù)脂進(jìn)行接枝改性，優(yōu)選的固體份含量30～60％。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的可紫外光固化水性樹(shù)脂組合物，其特征在于上述異氰酸酯是六亞甲基二異氰酸脂(HD1)、甲苯二異氰酸脂(TDI)、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)；優(yōu)選采用異氰酸酯是甲苯二異氰酸脂(TDI)、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的可紫外光固化水性樹(shù)脂組合物，其特征在于上述帶羥基的丙烯酸酯單體是丙烯酸羥乙酯(HEA)、甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)、丙烯酸羥丙酯(HPA)、甲基丙烯酸羥丙酯(HPMA)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的可紫外光固化水性樹(shù)脂組合物，其特征在于上述環(huán)氧丙烯酸酯樹(shù)脂是雙酚A環(huán)氧丙烯酸酯、酚醛環(huán)氧丙烯酸酯、環(huán)氧化油丙烯酸酯。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的可紫外光固化水性樹(shù)脂組合物，其特征在于上述聚多元醇是聚酯多元醇或聚醚多元醇，其分子量可選擇500～3000范圍。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的可紫外光固化水性樹(shù)脂組合物，其特征在于上述組分(B)所述的水性丙烯酸酯單體包括烷氧化的單官能度或多官能度丙烯酸酯。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的可紫外光固化水性樹(shù)脂組合物，其特征在于上述組分(C)為水溶性或非水溶性光引發(fā)劑，所述的光引發(fā)劑是4’-(2-羥乙氧基)-2-羥基-2甲基苯丙酮、1-羥基-1-環(huán)己基苯甲酮或它們之間的任意混合物，優(yōu)選用量1～4％。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的可紫外光固化水性樹(shù)脂組合物，其特征在于上述組分(D)選用的助劑有潤(rùn)濕劑、流平劑、消泡劑、防霉劑、防針孔劑、消光劑，其中潤(rùn)濕劑選用聚氧乙烯烷基(苯)酚醚類潤(rùn)濕劑；防針孔劑選用硅油類；消光劑選用氣相二氧化硅；消泡劑選用改性聚硅氧烷；防霉劑選用苯并咪唑氨基甲酸甲酯；流平劑選用水溶性硅油。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的可紫外光固化水性樹(shù)脂組合物，其特征在于上述組分(E)的去離子水或醇溶劑，水為軟水主要作為溶劑，醇溶劑用乙醇或水與乙醇的1∶1混合物。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種可紫外光固化水性樹(shù)脂組合物，該種可紫外光固化水性樹(shù)脂組合物包括(A)以固體份重量計(jì)10～70％的水溶性光固化改性環(huán)氧丙烯酸酯樹(shù)脂；(B)按重量計(jì)0％～10％的水性丙烯酸酯單體或水溶性丙烯酸酯預(yù)聚物；(C)按重量計(jì)1％～5％的光引發(fā)劑；(D)按重量計(jì)0.1％～8％的助劑；(E)按重量計(jì)10％～60％的去離子水或醇溶劑；該組合物應(yīng)用于可紫外光固化的水性紫外光固化涂料、水性紫外光固化涂飾劑和水性紫外光固化油墨粘結(jié)料；該可紫外光固化水性組合物外觀為乳白色或乳白色帶藍(lán)光的液體，具有用水稀釋、粘度可調(diào)、固化速度快；無(wú)毒、無(wú)氣味、使用安全環(huán)保，經(jīng)紫外線固化后，其涂膜平整、光滑、光澤度高、柔韌性好，良好的抗刮性、耐水性、耐溶劑性優(yōu)良。
文檔編號(hào)C09D11/10GK1844229SQ20061003546
公開(kāi)日2006年10月11日 申請(qǐng)日期2006年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月16日
發(fā)明者梁亮 申請(qǐng)人:廣東工業(yè)大學(xué)