一种光固化地板涂料及其制备方法

1.本发明属于涂料技术，具体涉及一种光固化地板涂料及其制备方法。


背景技术：

2.木地板在现代室内设计领域中占据了重要地位，其表面必须涂覆一层保护层，通常是由固化的涂层保护的。木地板成品要求具备良好的耐磨性能和抗划伤性能。紫外光固化（uv）涂料利用紫外线为固化源，与热固化相比，具有高效、快速、环保、节能的优势。现有技术公开了一种集装箱地板水性沥青漆及其加工方法。水性沥青漆包括改性环氧树脂、乳化沥青、填料、去离子水、固化剂；其制备方法为：通过将改性环氧树脂、乳化沥青、填料、去离子水混合，最后在固化剂的交联作用下，制得水性沥青漆，可用于作为集装箱地板涂料。现有技术公开了一种光固化阻燃地板涂料的组成及其制备方法，基体树脂结构中含有cl、p、si改性丙烯酸酯低聚物，具有紫外光固化的特性，可以极大提高紫外光固化涂料的阻燃性能。现有技术公开了一种光固化地板涂料及其制备方法，涂料的组成包括：光敏树脂，单体，消光树脂，光引发剂，助剂，润湿分散剂，流平剂，消泡剂，其中消光树脂由氯乙烯、聚乙醇二醇二丙烯酸酯聚合反应得到。涂料的基料以及添加剂对涂层性能产生决定影响，现有技术公开的涂料大都处于研发阶段，工业化产品存在成本高，而且对于木地板的附着力以及硬度还需改善。


技术实现要素：

3.本发明通过不同基料和填料的设计，涂料在木材上有显著的附着力，还可以用于提高抗划伤性。
4.本发明采用如下技术方案：一种光固化地板涂料及其制备方法，将固化乳液、水性树脂、光引发剂、蜡乳液、纳米填料、助剂混合，得到一种光固化地板涂料。
5.本发明中，固化乳液为聚酯丙烯酸酯乳液；水性树脂为水性环氧丙烯酸酯。树脂为涂料的基料，聚酯丙烯酸酯中的酯基刚性较强，结合偏硬的双酚a环氧丙烯酸酯，制备的底漆硬度较高，提高漆膜耐刮性；但是双酚a环氧丙烯酸酯会造成固化过快，从而影响到固化速度的合理搭配，本发明优选水性树脂的用量为固化乳液质量的10～15%，优选10～12%，表干速度快，且固化后的漆膜脆性合适，避免环氧丙烯酸酯内在的脆性大的问题。进一步的，聚酯丙烯酸酯乳液为水性聚酯丙烯酸酯乳液，其为常规产品，比如巴斯夫uv聚酯丙烯酸酯，具体可以为laromer pe 55 wn或者laromer pe 22 wn；水性环氧丙烯酸酯为水性双酚a环氧丙烯酸酯，优选低粘度水性双酚a环氧丙烯酸酯，具体可以为低粘度水性双酚a环氧二丙烯酸酯，可选择三木6104h-60d。
6.本发明中，助剂包括消泡剂、流平剂、增稠剂、分散剂等，涂料制备过程中通过添加消泡剂、流平剂、增稠剂、分散助剂等，多重考虑，能够提高涂料的整体性能，所制得的水性木地板涂料可用于木质地板的配套，常规涂覆、紫外固化后成膜，使木地板免受污染、侵蚀
且耐磨，从而对木质地板提供更好的保护并延长其使用寿命，而且本发明配方合适，使得涂装、固化过程更加安全。优选的，助剂的用量为固化乳液质量的1～5%，优选2～4%，具体助剂的选择为现有产品。
7.本发明中，光引发剂没有特别的选择，能够使得涂料在紫外光下固化即可。紫外光固化涂料的固化反应实质是由光引发剂受紫外光激发，再快速引发聚酯丙烯酸酯、水性环氧丙烯酸酯的聚合反应，最终生成体型网状结构的固化膜。光引发剂可选择1173、184、tpo、bp等。本发明优选1173与184以同等质量复配，两种不同的光引发剂进行复配时，加宽了引发体系的吸收波数范围，更加有效的利用了紫外光源，复配的光引发剂可以在一定程度上提高光引发效率。进一步的，光引发剂的用量为固化乳液质量的1～5%，优选1.5～3%。
8.本发明中，蜡乳液具有防滑功能，可以为马来酸酐接枝聚丙烯蜡乳液，蜡乳液能够为涂料应用提供抗回粘、耐摩擦、防水性以及防滑优势。进一步的，蜡乳液的用量为固化乳液质量的3～5%，优选3～4%。
9.本发明中，纳米填料为纳米二氧化硅与纳米贝壳粉。二氧化硅为消光粉，可以调整膜层光泽；纳米贝壳粉具有一定的吸附能力，其来源环保；而且纳米填料的使用可调节树脂基料的分散状态，对协调聚酯丙烯酸酯、水性环氧丙烯酸酯的聚合过程有利，另外，纳米填料对固化膜的力学性能有影响，合适的用量下，能够提高漆膜的硬度。进一步的，纳米填料的用量为固化乳液质量的1～3%，优选1.5～2%。
10.本发明中，将固化乳液、光引发剂混合，得到主料；将水性树脂、纳米填料混合，得到次料；将蜡乳液、助剂混合，得到辅料；然后将辅料加入主料，混合后再加入次料，混合得到一种光固化地板涂料。具体混合方式为常规技术，比如采用分散机，混合时的转速为200～2000rpm，优选500～1500rpm，比如800～1200rpm。
11.本发明中，树脂为涂料的基料，聚酯丙烯酸酯中的酯基刚性较强，结合偏硬的双酚a环氧丙烯酸酯，制备的底漆硬度较高，提高漆膜耐刮性；但是双酚a环氧丙烯酸酯会造成固化过快，从而影响到固化速度的合理搭配，本发明优选水性树脂的用量为固化乳液质量的10～15%，优选10～12%，表干速度快，且固化后的漆膜脆性合适，避免环氧丙烯酸酯内在的脆性大的问题。蜡乳液具有防滑功能，可以为马来酸酐接枝聚丙烯蜡乳液，蜡乳液能够为涂料应用提供抗回粘、耐摩擦、防水性以及防滑优势。纳米填料的使用可调节树脂基料的分散状态，对协调聚酯丙烯酸酯、水性环氧丙烯酸酯的聚合过程有利，另外，纳米填料对固化膜的力学性能有影响，合适的用量下，能够提高漆膜的硬度。本发明产品避免voc 对人体和环境无害，具有施工易流平、附着力强、耐磨、耐划伤、耐水、耐溶剂以及好光泽等优势，且具有良好的保护功能及装饰效果，可用于木器地板表面涂饰。具体施工方式可采用刷涂或喷涂。
具体实施方式
12.挥发性有机化合物(volatile organic compounds，voc)包括碳氢化合物、有机卤化物、有机硫化物、羰基化合物、有机酸和有机过氧化物等，在涂料中有较多应用。为了减弱voc，水性涂料受到诸多重视，水性涂料的主要品种有醋酸乙烯酯漆、水性环氧自干漆、水性醇酸氨基烘干漆、水性聚氨酯漆、有机硅丙烯酸酯和含氟丙烯酸酯等；水性涂料的最大特征是以水取代有机溶剂作溶剂，与溶剂型涂料相比，不仅具有成本低、施工方便、不污染环境等特点，而且从根本上消除了溶剂型涂料在生产和施工过程中因溶剂挥发而产生的火灾隐
患，也减少了有害有机溶剂对人体的危害。本发明公开了一种光固化地板涂料及其制备方法，将固化乳液、水性树脂、光引发剂、蜡乳液、纳米填料、助剂混合，得到一种光固化地板涂料。具体的，将固化乳液、光引发剂混合，得到主料；将水性树脂、纳米填料混合，得到次料；将蜡乳液、助剂混合，得到辅料；然后将辅料加入主料，混合后再加入次料，混合得到一种光固化地板涂料。具体混合方式为常规技术，比如采用分散剂，混合时的转速为200～2000rpm，优选500～1500rpm，比如800～1200rpm。
13.本发明采用现有原料作为组分，通过具体原料的选择以及比例的设计，得到的涂料对于木质材料具有很好的附着力以及硬度。聚酯丙烯酸酯乳液为水性聚酯丙烯酸酯乳液，其为常规产品，具体为laromer pe 22 wn，50wt%；水性环氧丙烯酸酯为低粘度水性双酚a环氧二丙烯酸酯，选择三木6104h-60d。光引发剂1173与184以同等质量复配；蜡乳液为非离子型，具体为马来酸酐接枝聚丙烯蜡乳液emulsion 94340；助剂为质量比1∶1∶1∶1.5的消泡剂byk016、流平剂迪高450、增稠剂rm8w、分散剂dp518。纳米填料为质量比1∶1的纳米二氧化硅与纳米贝壳粉，粒径（d90）50～100nm。
14.实施例一聚酯丙烯酸酯乳液
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100kg双酚a环氧二丙烯酸酯
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10kg光引发剂
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2.5kg蜡乳液
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3kg纳米填料
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2kg助剂
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3kg（1）将固化乳液、光引发剂1000rpm混合15分钟，得到主料；（2）将水性树脂、纳米填料1200rpm混合1小时，得到次料；（3）将蜡乳液、助剂1000rpm混合10分钟，得到辅料；然后将辅料加入主料，1000rpm混合30分钟后再加入次料，混合2小时得到一种光固化地板涂料。具体混合采用分散机，为常规技术。
15.实施例二聚酯丙烯酸酯乳液
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100kg双酚a环氧二丙烯酸酯
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10kg光引发剂
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2.5kg蜡乳液
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3kg纳米填料
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2kg助剂
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3kg（1）将固化乳液、光引发剂1200rpm混合10分钟，得到主料；（2）将水性树脂、纳米填料1000rpm混合2小时，得到次料；（3）将蜡乳液、助剂1000rpm混合5分钟，得到辅料；然后将辅料加入主料，1200rpm混合20分钟后再加入次料，混合2小时得到一种光固化地板涂料。具体混合采用分散机，为常规技术。
16.实施例三聚酯丙烯酸酯乳液
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100kg
双酚a环氧二丙烯酸酯
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12kg光引发剂
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2.8kg蜡乳液
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3kg纳米填料
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2kg助剂
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3.2kg（1）将固化乳液、光引发剂1000rpm混合15分钟，得到主料；（2）将水性树脂、纳米填料1200rpm混合1小时，得到次料；（3）将蜡乳液、助剂1000rpm混合10分钟，得到辅料；然后将辅料加入主料，1000rpm混合30分钟后再加入次料，混合2小时得到一种光固化地板涂料。具体混合采用分散机，为常规技术。
17.实施例四聚酯丙烯酸酯乳液
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100kg双酚a环氧二丙烯酸酯
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10kg光引发剂
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2kg蜡乳液
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4kg纳米填料
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2kg助剂
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3.5kg（1）将固化乳液、光引发剂1000rpm混合30分钟，得到主料；（2）将水性树脂、纳米填料1200rpm混合1小时，得到次料；（3）将蜡乳液、助剂800rpm混合20分钟，得到辅料；然后将辅料加入主料，1000rpm混合30分钟后再加入次料，混合2.5小时得到一种光固化地板涂料。具体混合采用分散机，为常规技术。
18.实施例五聚酯丙烯酸酯乳液
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100kg双酚a环氧二丙烯酸酯
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9kg光引发剂
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2kg蜡乳液
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3kg纳米填料
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2.5kg助剂
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3kg（1）将固化乳液、光引发剂1000rpm混合15分钟，得到主料；（2）将水性树脂、纳米填料1200rpm混合1小时，得到次料；（3）将蜡乳液、助剂1000rpm混合10分钟，得到辅料；然后将辅料加入主料，1000rpm混合30分钟后再加入次料，混合2小时得到一种光固化地板涂料。具体混合采用分散机，为常规技术。
19.实施例六聚酯丙烯酸酯乳液
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100kg双酚a环氧二丙烯酸酯
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12kg光引发剂
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2.5kg蜡乳液
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3kg
纳米填料
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2.1kg助剂
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3.3kg（1）将固化乳液、光引发剂1000rpm混合15分钟，得到主料；（2）将水性树脂、纳米填料1000rpm混合1小时，得到次料；（3）将蜡乳液、助剂1200rpm混合10分钟，得到辅料；然后将辅料加入主料，1200rpm混合30分钟后再加入次料，混合2小时得到一种光固化地板涂料。具体混合采用分散机，为常规技术。
20.对比例一聚酯丙烯酸酯乳液
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100kg光引发剂
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2.5kg蜡乳液
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3kg纳米填料
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2kg助剂
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3kg（1）将固化乳液、光引发剂1000rpm混合15分钟，得到主料；（2）将蜡乳液、助剂1000rpm混合10分钟，得到辅料；（3）将辅料加入主料，1000rpm混合30分钟后再加入纳米填料，混合2小时得到一种光固化地板涂料，固化后测试硬度为hb。具体混合采用分散机，为常规技术。
21.对比例二聚酯丙烯酸酯乳液
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100kg环氧大豆油丙烯酸酯
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10kg光引发剂
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2.5kg蜡乳液
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3kg纳米填料
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2kg助剂
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3kg（1）将固化乳液、光引发剂1000rpm混合15分钟，得到主料；（2）将水性树脂、纳米填料1200rpm混合1小时，得到次料；（3）将蜡乳液、助剂1000rpm混合10分钟，得到辅料；然后将辅料加入主料，1000rpm混合30分钟后再加入次料，混合2小时得到一种光固化地板涂料，固化后测试硬度为h。具体混合采用分散机，为常规技术。
22.对比例三聚酯丙烯酸酯乳液
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100kg双酚a环氧二丙烯酸酯
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10kg光引发剂
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2.5kg微晶蜡乳液
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3kg纳米填料
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2kg助剂
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3kg（1）将固化乳液、光引发剂1000rpm混合15分钟，得到主料；（2）将水性树脂、纳米填料1200rpm混合1小时，得到次料；（3）将蜡乳液、助剂1000rpm混合10分钟，得到辅料；
然后将辅料加入主料，1000rpm混合30分钟后再加入次料，混合2小时得到一种光固化地板涂料，固化后测试硬度为2h。具体混合采用分散机，为常规技术。
23.对比例四聚酯丙烯酸酯乳液
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100kg双酚a环氧二丙烯酸酯
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10kg光引发剂
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2.5kg蜡乳液
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3kg纳米二氧化硅
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2kg助剂
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3kg（1）将固化乳液、光引发剂1000rpm混合15分钟，得到主料；（2）将水性树脂、纳米二氧化硅1200rpm混合1小时，得到次料；（3）将蜡乳液、助剂1000rpm混合10分钟，得到辅料；然后将辅料加入主料，1000rpm混合30分钟后再加入次料，混合2小时得到一种光固化地板涂料，固化后测试硬度为2h。具体混合采用分散机，为常规技术。
24.对比例五现有市售用于木地板的水性uv涂料，硬度2h，为目前工业应用最高的硬度。
25.测试实验：将涂料涂布在木质素材上，紫外固化后进行常规测试，具体采用划格法测试附着力，采用中华铅笔测试硬度。实施例一产品附着力与现有市售产品近似，硬度更好，达到3h。