紫外光固化水性塑胶涂料及其制备方法技术领域
本发明涉及涂料领域，特别涉及一种紫外光固化水性塑胶涂料及其制备方
法。
背景技术
紫外光(UV)固化涂料，经过半个多世纪的发展，水性UV固化涂料已经成
为较为成熟的技术，特别是随着人们环保意识的提高，生产和研究人员更加注
意UV固化涂料的开发和应用。UV固化涂料是一种绿色环保型涂料，它完全符
合″4E″原则，一般UV固化能耗为热固化的1/5，且UV固化涂料含挥发组分
较少，污染小，最吸引研究人员和开发商的是UV固化涂料能减少原材料消耗，
有利于降低经济成本。
在过去的几年中，UV固化涂料在光纤涂层、CD涂层/DVD粘合剂、信用
卡、木材、饮料罐、食品包装、杂志封面、医疗器械和汽车行业中都有着十分
迅速的发展。UV固化涂料拥有巨大的市场潜力，其在整个涂料产品中的比例正
在逐年增长。随着UV固化应用范围的日益扩大，在技术上也有重要突破，UV
固化涂料与粉末涂料相结合，发展了UV固化粉末涂料，与水性涂料结合发展
了、UV固化水性涂料，这早已成为研究的热点，且技术正处于不断成熟中，具
有很大的发展前景。
但是，目前的紫外光固化水性塑胶涂料存在附着力太差，易脱落的现象。
发明内容
基于此，有必要提供一种附着力较好的紫外光固化水性塑胶涂料。
一种紫外光固化水性塑胶涂料，按照质量份数包括如下组分：
所述活性稀释剂为己二醇二丙烯酸酯。
优选地，所述光引发剂选自1-羟基-环己基-苯甲酮、2，4，6-三甲基苯甲酰
基-二苯基氧化膦、2-羟基-2-甲基-苯基丙酮-1、2-羟基-2-甲基-对羟乙基醚基苯基
丙酮-1、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮及2-异丙基硫杂蒽酮中的至
少一种。
优选地，所述流平剂为BYK346和BYK349中的至少一种。
优选地，所述分散剂为TEGO192。
优选地，所述消泡剂为BYK028，BYK093中的一种或两种的混合物。
此外，还提供一种紫外光固化水性塑胶涂料的制备方法，包括如下步骤：
按照质量百分含量称取如下组分：25～40％的聚氨酯丙烯酸酯预聚体、
15～30％的活性稀释剂、2～6％的光引发剂、0.1～1％的流平剂、0.1～1％的分散剂、
0.1～1％的消泡剂和40～50％的去离子水，其中，所述活性稀释剂为己二醇二丙烯
酸酯；
将所述聚氨酯丙烯酸酯预聚体和所述活性稀释剂搅拌混合10～20分钟，加
入40℃～60℃的所述去离子水搅拌乳化10～30分钟，接着在持续搅拌的条件下，
加入所述流平剂、所述分散剂和所述消泡剂，得到外线固化涂料。
优选地，还包括所述聚氨酯丙烯酸酯预聚体的制备步骤：
在保护性气体的条件下，将47～100质量份数的二元醇加入到16～58质量份
数的二异氰酸酯中于50～70℃搅拌反应3～4小时，得到第一反应液；
在所述第一反应液中加入3～8质量份数的多羟基羧酸和催化剂，于70～80℃
搅拌反应1～2小时，得到第二反应液，其中，所述催化剂的质量与所述多羟基
羧酸的质量比为0.1～1∶3～8；
于50～60℃在所述第二反应液中加入阻聚剂和9～60质量份数的烯类封端
剂，反应1小时后，升温至75℃，加入丙酮继续反应3～4小时，得到第三反应
液，其中，所述阻聚剂的质量与所述烯类封端剂的质量比为0.1～0.5∶9～60；及
降温至40～50℃，在所述第三反应液加入2～9质量份数的三乙胺反应0.5～1
小时，得到所述聚氨酯丙烯酸酯预聚体。
优选地，所述二异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、
二苯甲烷二异氰酸酯、对苯二亚甲基二异氰酸酯、己二异氰酸酯及异佛尔酮二
异氰酸酯中的至少一种；
所述二元醇选自聚醚二元醇、聚己内酯二元醇及聚碳酸酯二元醇中的至少
一种；
所述多羟基羧酸为二羟甲基丙酸及二羟甲基丁酸中的至少一种；
所述催化剂为二月桂酸二丁基锡；
所述的烯类封端剂选自甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯、季戊四醇三丙
烯酸酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丙酯、三羟甲基丙烷二丙烯酸酯中的一
种或一种以上混合物；
所述阻聚剂为对甲氧基苯酚。
优选地，将所述聚氨酯丙烯酸酯预聚体和所述活性稀释剂搅拌混合10～20
分钟的步骤中，搅拌速率为300～400转/分钟；
优选地，所述加入40℃～60℃的所述去离子水搅拌乳化30～40分钟的步骤
中，搅拌速率为400～600转/分钟。
上述紫外光固化水性塑胶涂料的活性稀释剂己二醇二丙烯酸酯对聚氨酯丙
烯酸酯预聚体具有很好的渗透溶涨效果，它的加入增加了涂料在塑胶板上的附
着力。
且上述紫外光固化水性塑胶涂料不需使用任何乳化剂，即可获得具有粒径
小，稳定性高，成膜性、粘附性好的水性UV涂料，有效避免了传统乳化剂对
涂料耐水性及稳定性的影响。
附图说明
图1为一实施方式的紫外光固化水性塑胶涂料的制备方法的流程图。
具体实施方式
下面主要结合附图及具体实施例对釉面层的制备方法作进一步详细的说
明。
一实施方式的紫外光固化水性塑胶涂料，按照质量份数包括如下组分：
活性稀释剂为己二醇二丙烯酸酯。
其中，光引发剂选自1-羟基-环己基-苯甲酮、2，4，6-三甲基苯甲酰基-二苯
基氧化膦、2-羟基-2-甲基-苯基丙酮-1、2-羟基-2-甲基-对羟乙基醚基苯基丙酮-1、
2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮及2-异丙基硫杂蒽酮中的至少一种。
其中，流平剂为BYK346和BYK349中的至少一种。
其中，分散剂为TEGO192。
其中，消泡剂为BYK028，BYK093中的一种或两种的混合物。
上述紫外光固化水性塑胶涂料的活性稀释剂己二醇二丙烯酸酯对聚氨酯丙
烯酸酯预聚体具有很好的渗透溶涨效果，它的加入增加了涂料在塑胶板上的附
着力。
且上述紫外光固化水性塑胶涂料不需使用任何乳化剂，即可获得具有粒径
小，稳定性高，成膜性、粘附性好的水性UV涂料，有效避免了传统乳化剂对
涂料耐水性及稳定性的影响。
如图1所示，一实施方式的紫外光固化水性塑胶涂料的制备方法，可用于
制备上述紫外光固化水性塑胶涂料。该紫外光固化水性塑胶涂料的制备方法包
括如下步骤：
步骤S110：按照质量百分含量称取如下组分：25～40％的聚氨酯丙烯酸酯预
聚体、15～30％的活性稀释剂、2～6％的光引发剂、0.1～1％的流平剂、0.1～1％的
分散剂、0.1～1％的消泡剂和40～50％的去离子水。
其中，聚氨酯丙烯酸酯预聚体可通过购买得到。优选的，聚氨酯丙烯酸酯
预聚体采用如下步骤制备得到：
步骤S112：在保护性气体的条件下，将47～100质量份数的二元醇加入到
16～58质量份数的二异氰酸酯中，于50～70℃搅拌反应3～4小时，得到第一反应
液。
其中，保护性气体为氮气。
其中，二元醇选自聚醚二元醇、聚己内酯二元醇及聚碳酸酯二元醇中的至
少一种。
其中，二异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、二苯
基甲烷二异氰酸酯、对苯二亚甲基二异氰酸酯、己二异氰酸酯及异佛尔酮二异
氰酸酯中的至少一种。
步骤S114：在第一反应液中加入3～8质量份数的多羟基羧酸和催化剂，于
70～80℃搅拌反应1～2小时，得到第二反应液。
其中，催化剂的质量与多羟基羧酸的质量比为0.1～1∶3～8。
其中，多羟基羧酸为二羟甲基丙酸及二羟甲基丁酸中的至少一种；
其中，催化剂为二月桂酸二丁基锡；
步骤S116：于50～60℃在第二反应液中加入阻聚剂和9～60质量份数的烯类
封端剂，反应1小时后，升温至75℃，加入丙酮继续反应3～4小时，得到第三
反应液。
其中，阻聚剂的质量与所述烯类封端剂的质量比为0.1～0.5∶9～60。
其中，烯类封端剂选自甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯、季戊四醇三丙
烯酸酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丙酯、三羟甲基丙烷二丙烯酸酯中的一
种或一种以上混合物；
其中，阻聚剂为对甲氧基苯酚。
步骤S118：降温至40～50℃，在第三反应液加入2～9质量份数的三乙胺反
应0.5～1小时，再降温至30～40℃，得到聚氨酯丙烯酸酯预聚体。
步骤S120：将聚氨酯丙烯酸酯预聚体和活性稀释剂搅拌混合10～20分钟，
加入40℃～60℃的去离子水搅拌乳化10～30分钟，接着在持续搅拌的条件下，加
入流平剂、分散剂和消泡剂，得到紫外光固化涂料。
其中，活性稀释剂为己二醇二丙烯酸酯。
其中，将聚氨酯丙烯酸酯预聚体和活性稀释剂搅拌混合10～20分钟的步骤
中，搅拌速率为300～400转/分钟。
其中，加入40℃～60℃的去离子水搅拌乳化10～30分钟的步骤中，搅拌速率
为400～600转/分钟。
上述制备方法简单，减少了动力消耗及操作时间使生产成本大大降低，易
于批量化生产。
以下为具体实施例部分。
实施例1
本实施例的紫外光固化水性塑胶涂料的制备过程如下：
(1)聚氨酯丙烯酸酯预聚体的制备：在氮气的条件下，向放有温度计、冷
凝管、搅拌棒的四口圆底反应瓶中，加入25g甲苯二异氰酸酯，将65g聚己内
酯二元醇缓慢滴加到圆底烧瓶中，在65℃搅拌反应3.5h，得到第一反应液；继
续加入二羟甲基丙酸6g，并滴加二月桂酸二丁基锡0.1g，75℃搅拌反应1h；
降温至60℃，加入甲基丙烯酸羟乙酯6g和季戊四醇三丙烯酸酯6.2g和0.07g
阻聚剂，反应1h，用适量丙酮调节粘度，后升温至75℃反应4h；降温至45℃，
加入三乙胺4.5g，反应0.5h，反应完毕后得到了透明的聚氨酯丙烯酸酯预聚体。
(2)称取如下组分：
将聚氨酯丙烯酸酯预聚体和活性稀释剂搅拌混合20分钟，加入40℃～60℃
的去离子水搅拌乳化40分钟，接着在持续搅拌的条件下，加入流平剂、分散剂
和消泡剂，得到紫外光固化涂料。
实施例2
本实施例的紫外光固化水性塑胶涂料的制备过程如下：
(1)聚氨酯丙烯酸酯预聚体的制备：在氮气的条件下，向放有温度计、冷
凝管、搅拌棒的四口圆底反应瓶中，加入30g二环己基甲烷二异氰酸酯，将45g
聚醚二元醇缓慢滴加到圆底烧瓶中，在50℃搅拌反应3h，得到第一反应液；继
续加入二羟甲基丙酸3g，并滴加二月桂酸二丁基锡0.1g，70℃搅拌反应1h；
降温至50℃，加入丙烯酸羟乙酯2g和季戊四醇三丙烯酸酯9.5g和0.07g阻聚
剂，反应1h，用适量丙酮调节粘度，后升温至75℃反应3h；降温至45℃，加
入三乙胺2.3g，反应1h，反应完毕后得到了透明的聚氨酯丙烯酸酯预聚体。
(2)称取如下组分：
将聚氨酯丙烯酸酯预聚体和活性稀释剂搅拌混合10分钟，加入60℃的去离
子水搅拌乳化30分钟，接着在持续搅拌的条件下，加入流平剂、分散剂和消泡
剂，得到紫外光固化涂料。
实施例3
本实施例的紫外光固化水性塑胶涂料的制备过程如下：
(1)聚氨酯丙烯酸酯预聚体的制备：在氮气的条件下，向放有温度计、冷
凝管、搅拌棒的四口圆底反应瓶中，加入58g二苯甲烷二异氰酸酯，将67g聚
碳酸酯二元醇中缓慢滴加到圆底烧瓶中，在60℃搅拌反应3.5h，得到第一反应
液；继续加入二羟甲基丁酸9g，并滴加二月桂酸二丁基锡0.1g，75℃搅拌反应
1h；降温至50℃，加入季戊四醇三丙烯酸酯30g和0.1g阻聚剂，反应1h，用
适量丙酮调节粘度，后升温至75℃反应3h；降温至45℃，加入三乙胺7g，反
应1h，反应完毕后，得到了透明的聚氨酯丙烯酸酯预聚体。
(2)称取如下组分：
将聚氨酯丙烯酸酯预聚体和活性稀释剂搅拌混合10分钟，加入60℃的去离
子水搅拌乳化30分钟，接着在持续搅拌的条件下，加入流平剂、分散剂和消泡
剂，得到紫外光固化涂料。
实施例4
本实施例的紫外光固化水性塑胶涂料的制备过程如下：
(1)聚氨酯丙烯酸酯预聚体的制备：在氮气的条件下，向放有温度计、冷
凝管、搅拌棒的四口圆底反应瓶中，加入45g对苯二亚甲基二异氰酸酯，将35g
聚己内酯二元醇中缓慢滴加到圆底烧瓶中，在55℃搅拌反应4h，得到第一反应
液；继续加入二羟甲基丁酸5g，并滴加二月桂酸二丁基锡0.1g，75℃搅拌反应
1h；降温至50℃，加入丙烯酸羟丙酯45g和0.1g阻聚剂，反应1h，用适量丙
酮调节粘度，后升温至75℃反应3h；降温至45℃，加入三乙胺3g，反应1h，
反应完毕后，得到了透明的聚氨酯丙烯酸酯预聚体。
(2)称取如下组分：
将聚氨酯丙烯酸酯预聚体和活性稀释剂搅拌混合10分钟，加入60℃的去离
子水搅拌乳化30分钟，接着在持续搅拌的条件下，加入流平剂、分散剂和消泡
剂，得到紫外光固化涂料。
实施例5
本实施例的紫外光固化水性塑胶涂料的制备过程如下：
(1)聚氨酯丙烯酸酯预聚体的制备：在氮气的条件下，向放有温度计、冷
凝管、搅拌棒的四口圆底反应瓶中，加入45g异佛尔酮二异氰酸酯，将35g聚
己内酯二元醇中缓慢滴加到圆底烧瓶中，在55℃搅拌反应4h，得到第一反应液；
继续加入二羟甲基丁酸9g，并滴加二月桂酸二丁基锡0.1g，75℃搅拌反应1h；
降温至50℃，加入丙烯酸羟丙酯25g和0.1g阻聚剂，反应1h，用适量丙酮调
节粘度，后升温至75℃反应3h；降温至45℃，加入三乙胺6g，反应1h，反应
完毕后，得到了透明的聚氨酯丙烯酸酯预聚体。
(2)称取如下组分：
将聚氨酯丙烯酸酯预聚体和活性稀释剂搅拌混合10分钟，加入60℃的去离
子水搅拌乳化30分钟，接着在持续搅拌的条件下，加入流平剂、分散剂和消泡
剂，得到紫外光固化涂料。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，
但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域
的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和
改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附
权利要求为准。