本發(fā)明屬于紫外光固化涂料制備，特別涉及一種用于金屬包裝領(lǐng)域上的紫外光固化涂料的制備方法。

背景技術(shù)：

1、我們生活中存在著各種各樣的金屬包裝，廣泛應(yīng)用在食品、醫(yī)藥、日用品、工業(yè)品、儀器儀表等方面，其金屬包裝所用的涂料是至關(guān)重要的，不僅要具有良好附著性能和表面效果，更在防銹、耐刮、耐磨和金屬加工成型等方面提出了嚴(yán)苛要求，尤其是用量最大的食品包裝類別，其固化后的最終涂層更要符合食品包裝標(biāo)準(zhǔn)等。金屬包裝所用的涂料用量非常大，但目前市場(chǎng)上都還在用傳統(tǒng)溶劑類型的涂料，需要用大型烘箱，其溫度達(dá)到150℃以上，烘烤15min左右才能使涂料達(dá)到完全固化，過程中排放的大量voc影響著人體健康和環(huán)境保護(hù)。

2、因此，開發(fā)新型的無污染低能耗的金屬涂料是具有重大意義的，而紫外光固化涂料是非常重要的一個(gè)方向，其具有無溶劑環(huán)保、固化快速、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)。

3、中國(guó)專利cn201710307621.8提出了一種uv印鐵涂料的制備方法，主要成分是熱塑性丙烯酸酯和環(huán)氧丙烯酸酯的混合物，不能滿足二片罐的深沖要求，且涂料固化所需的能量要達(dá)到400mj/cm2以上，也不能適用于食品包裝。中國(guó)專利cn202110498122.8公開的陽(yáng)離子固化技術(shù)，雖然能夠滿足食品包裝需求，但目前陽(yáng)離子原材料的市場(chǎng)價(jià)格貴、選擇少、固化速度慢，且存在脆性大，不能夠滿足高深沖需求等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決傳統(tǒng)溶劑烘烤涂料的voc排放和高能耗問題，并進(jìn)一步改善紫外光固化涂料應(yīng)用在印鐵等金屬制罐領(lǐng)域上的性能，加速紫外光固化技術(shù)在金屬包裝領(lǐng)域上取代傳統(tǒng)溶劑型涂料的熱烘烤技術(shù)，本發(fā)明提供了一種用于金屬包裝上的紫外光固化涂料的制備方法。本發(fā)明提出一種改性丙烯酸酯和聚氨酯丙烯酸酯的合成，配合活性單體、助劑、光引發(fā)劑等成分，可實(shí)現(xiàn)印鐵制罐等金屬包裝應(yīng)用，在固化、深沖性能、耐刮、表面效果、安全性能等兼顧上取得了新的突破。

2、本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

3、一種用于金屬包裝領(lǐng)域上的紫外光固化涂料的制備方法，其特征在于，所述紫外光固化涂料由如下重量份的組分組成：

4、特種改性丙烯酸酯：10-30份

5、聚氨酯丙烯酸酯：20-50份

6、功能活性單體：10-40份

7、光引發(fā)劑：2-5份

8、表面助劑：0.5-3份；

9、所述特種改性丙烯酸酯的合成步驟為：2-丙烯酸-2羥基-3-苯氧基丙酯、4-羥丁基丙烯酸酯以及苯乙烯的混合物在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下，控制反應(yīng)溫度為75-80℃，緩慢滴加反應(yīng)4-4.5h，再控制溫度為55-60℃，加入2,6-二叔丁基對(duì)甲酚，緩慢滴加異氰酸酯丙烯酸乙酯，并反應(yīng)4-4.5h，用乙酸乙酯進(jìn)行洗滌和旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)后，在50-55℃的條件下，加入聚醚改性硅氧烷，充分反應(yīng)1-2h，再分別加入改性納米sio2和聚四氟乙烯微粉，反應(yīng)4-5h后得到最終產(chǎn)物。

10、進(jìn)一步的，所述2-丙烯酸-2羥基-3-苯氧基丙酯、4-羥丁基丙烯酸酯、苯乙烯、異氰酸酯丙烯酸乙酯、改性納米sio2、聚四氟乙烯微粉、聚醚改性硅氧烷、偶氮二異丁腈、2,6-二叔丁基對(duì)甲酚以質(zhì)量份數(shù)計(jì),分別為：2-丙烯酸-2羥基-3-苯氧基丙酯40-60份、4-羥丁基丙烯酸酯20-30份、苯乙烯30-40份、異氰酸酯丙烯酸乙酯28-42份、改性納米sio2為3-6份、聚四氟乙烯微粉3-5份、聚醚改性硅氧烷為1-3份、偶氮二異丁腈0.5-1.5份、2,6-二叔丁基對(duì)甲酚0.2-1.0份。

11、進(jìn)一步的，所述聚氨酯丙烯酸酯由如下重量份的組分組成：

12、聚酯多元醇：40-50份

13、4,4′-二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯：10-14份

14、n-(3-氨基丙基)丙烯酰胺：5-7份

15、4-叔丁基環(huán)己基丙烯酸酯：5-20份

16、催化劑：0.05-0.20份

17、阻聚劑：0.1-0.5份；

18、4-叔丁基環(huán)己基丙烯酸酯和阻聚劑在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加入4,4′-二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯，控制溫度35-40℃，緩慢滴加n-(3-氨基丙基)丙烯酰胺，后升溫到60-65℃，反應(yīng)3-3.5h，再添加聚酯多元醇，加入催化劑在68-73℃反應(yīng)2h后，再升溫到75-80℃反應(yīng)2h得所述聚氨酯丙烯酸酯。

19、進(jìn)一步的，所述改性納米sio2的合成步驟為：納米sio2分散在γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的醋酸丁酯溶劑中，在78-82℃反應(yīng)3-3.5h，經(jīng)洗滌和旋蒸后，在60-65℃條件下干燥12h，得到所述改性納米sio2；其中所述改性納米sio2、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷以及醋酸丁酯以質(zhì)量份數(shù)計(jì),分別為10-30份、15-30份、40-100份。

20、進(jìn)一步的，所述的聚酯多元醇的數(shù)均分子量為2000g/mol，是含有碳酸酯結(jié)構(gòu)的共聚物；

21、所述阻聚劑為對(duì)羥基苯甲醚；

22、所述催化劑是雙二甲氨基乙基醚、二月桂酸二丁基錫、有機(jī)錫、有機(jī)鉍、五甲基二乙烯三胺的一種或幾種。

23、進(jìn)一步的，所述功能活性單體是乙氧化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、3、3、5-三甲基環(huán)己基丙烯酸酯、甲基丙烯酸環(huán)己酯、環(huán)三羥甲基丙烷甲縮醛丙烯酸酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、三環(huán)癸烷二甲醇二丙烯酸酯的一種或幾種。

24、進(jìn)一步的，所述光引發(fā)劑是聚合[2-羥基-2-甲基-1-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙酮、雙分子2-羥基-2-甲基苯丙酮、雙分子羥基環(huán)己基苯基甲酮、雙分子鄰苯甲酰苯甲酸甲酯、聚合苯甲酰苯甲酸甲酯的一種或幾種。

25、進(jìn)一步的，所述金屬包裝領(lǐng)域上的紫外光固化涂料，按照要求配置的黏度范圍在200-800mpa.s/25℃，適用于薄涂輥涂施工工藝。

26、進(jìn)一步的，所述的聚四氟乙烯微粉是指粒徑低于5um的微粉。

27、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：

28、1、本發(fā)明適用于金屬包裝領(lǐng)域的紫外光固化涂料，適用于薄涂輥涂施工工藝，能在低于5um膜厚的涂布條件下，其固化能量小于300mj/cm2，可瞬間實(shí)現(xiàn)固化，相比現(xiàn)有的光固化技術(shù)，耐刮性能能夠達(dá)到2000g，能夠滿足二片罐深沖3cm涂層不開裂，表面效果良好，低毒和低遷移性，適用于多種金屬包裝需求。

29、2、本發(fā)明聚氨酯丙烯酸酯通過特別設(shè)計(jì)，具有抗氧阻聚能力強(qiáng)、薄涂固化速度快、韌性優(yōu)異的特點(diǎn)，為紫外光固化涂料的高深沖性能做了重要貢獻(xiàn)。

30、3、本發(fā)明廣泛適用于各種深沖和拉伸需求的金屬制罐包裝等領(lǐng)域。

技術(shù)特征：

1.一種用于金屬包裝領(lǐng)域上的紫外光固化涂料的制備方法，其特征在于，所述紫外光固化涂料由如下重量份的組分組成：

2.如權(quán)利要求1所述的一種用于金屬包裝領(lǐng)域上的紫外光固化涂料的制備方法，其特征在于，所述2-丙烯酸-2羥基-3-苯氧基丙酯、4-羥丁基丙烯酸酯、苯乙烯、異氰酸酯丙烯酸乙酯、改性納米sio2、聚四氟乙烯微粉、聚醚改性硅氧烷、偶氮二異丁腈以及2,6-二叔丁基對(duì)甲酚以質(zhì)量份數(shù)計(jì),分別為：2-丙烯酸-2羥基-3-苯氧基丙酯40-60份、4-羥丁基丙烯酸酯20-30份、苯乙烯30-40份、異氰酸酯丙烯酸乙酯28-42份、改性納米sio2為3-6份、聚四氟乙烯微粉3-5份、聚醚改性硅氧烷為1-3份、偶氮二異丁腈0.5-1.5份、2,6-二叔丁基對(duì)甲酚0.2-1.0份。

3.如權(quán)利要求1所述的一種用于金屬包裝領(lǐng)域上的紫外光固化涂料的制備方法，其特征在于，所述聚氨酯丙烯酸酯由如下重量份的組分組成：

4.如權(quán)利要求1所述的一種用于金屬包裝領(lǐng)域上的紫外光固化涂料的制備方法，其特征在于，所述改性納米sio2的合成步驟為：納米sio2分散在γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的醋酸丁酯溶劑中，在78-82℃反應(yīng)3-3.5h，經(jīng)洗滌和旋蒸后，在60-65℃條件下干燥12h，得到所述改性納米sio2；其中所述改性納米sio2、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷以及醋酸丁酯以質(zhì)量份數(shù)計(jì),分別為10-30份、15-30份、40-100份。

5.如權(quán)利要求1所述的一種用于金屬包裝領(lǐng)域上的紫外光固化涂料的制備方法，其特征在于，所述的聚酯多元醇的數(shù)均分子量為2000g/mol，是含有碳酸酯結(jié)構(gòu)的共聚物；

6.如權(quán)利要求1所述的一種用于金屬包裝領(lǐng)域上的紫外光固化涂料的制備方法，其特征在于，所述功能活性單體是乙氧化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、3、3、5-三甲基環(huán)己基丙烯酸酯、甲基丙烯酸環(huán)己酯、環(huán)三羥甲基丙烷甲縮醛丙烯酸酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、三環(huán)癸烷二甲醇二丙烯酸酯的一種或幾種。

7.如權(quán)利要求1所述的一種用于金屬包裝領(lǐng)域上的紫外光固化涂料的制備方法，其特征在于，所述光引發(fā)劑是聚合[2-羥基-2-甲基-1-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙酮、雙分子2-羥基-2-甲基苯丙酮、雙分子羥基環(huán)己基苯基甲酮、雙分子鄰苯甲酰苯甲酸甲酯、聚合苯甲酰苯甲酸甲酯的一種或幾種。

8.如權(quán)利要求1～7任一項(xiàng)所述的一種用于金屬包裝領(lǐng)域上的紫外光固化涂料的制備方法，其特征在于，所述金屬包裝領(lǐng)域上的紫外光固化涂料，按照要求配置的黏度范圍在200-800mpa.s/25℃，適用于薄涂輥涂施工工藝。

9.如權(quán)利要求1所述的一種用于金屬包裝領(lǐng)域上的紫外光固化涂料的制備方法，其特征在于，所述的聚四氟乙烯微粉是指粒徑低于5um的微粉。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種用于金屬包裝領(lǐng)域上的紫外光固化涂料的制備方法，紫外光固化涂料由如下重量份的組分組成：特種改性丙烯酸酯：10?30份，聚氨酯丙烯酸酯：20?50份，功能活性單體：10?40份，光引發(fā)劑：2?5份，表面助劑：0.5?3份。本發(fā)明最終可實(shí)現(xiàn)薄涂高光澤、高流平和豐滿度，在厚度小于5um的情況下，獲得耐刮性能超過2000g的優(yōu)異特點(diǎn)，并能夠達(dá)到3cm深沖罐裝涂層不開裂，廣泛適用于各種深沖和拉伸需求的金屬制罐包裝等領(lǐng)域。

技術(shù)研發(fā)人員：王艷輝,淳華,楊鵬飛,余宗萍,李金波,夏志宇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：瑞通高分子科技（浙江）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30