專利名稱：一種多官能度聚氨酯丙烯酸酯水性uv樹脂的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種多官能度聚氨酯丙烯酸酯水性UV樹脂的制備方法，可廣泛應用于木材、汽車、電子材料、皮革的水性UV涂料和UV油墨等領域。
背景技術：
傳統(tǒng)的紫外光(UV)光固化體系主要由光引發(fā)劑、功能性低聚物、活性稀釋劑(單體)及各種輔助劑組成。UV光固化技術具有固化速度快、可室溫下操作、耗能低、涂層性能優(yōu)異等眾多優(yōu)點。然而，隨著社會的發(fā)展，人們環(huán)保、節(jié)能意識的增強，紫外光固化技術必將趨向高性能、更環(huán)保方向發(fā)展。水性體系的樹脂以水代替有機溶劑作為分散介質，可大大降低了有機揮發(fā)物(VOC)的排放，從真正意義上實現(xiàn)零排放，將水性樹脂應用于光固化技術是當天UV光固化技術的一大趨勢。然而，目前國外對紫外光固化樹脂研究報道較多，對于紫外光固化水性樹脂的合成報道不多見。聚氨酯丙烯酸酯是目前研究最多的一類水性紫外光固化體系，通過調整其分子鏈段構成與含雙鍵的(甲基)丙烯酯類基團，使其形成致密的交聯(lián)網(wǎng)絡結構，賦予其優(yōu)越的光澤度、附著力和機械性能。張衛(wèi)東等在中國專利CN102702469A中揭示了一種高度枝化結構、雙鍵含量高、儲存穩(wěn)定的紫外光固化水性聚氨酯涂料，克服了紫外光固化水性聚氨酯因分子量小導致的初步干燥之后表面發(fā)粘、強度低的缺陷，高雙鍵含量保證了固化物具有非常優(yōu)異的表面硬度、耐水性和耐溶劑性，且在室溫下可存放2年體系無明顯變化。朱強等在中國專利CN102786656A中通過在可紫外光固化的聚氨酯分子鏈中引入均苯四甲酸酐或萘四甲酸酐 ，經(jīng)過醇解中，使得聚氨酯分子鏈含有羧基，中和成鹽后可分散水中。體系中的雙羧基與苯環(huán)的空間位阻效應，保證其中較低添加量下產(chǎn)物仍具有很好的儲存穩(wěn)定性。張彤等在中國專利CN101659785A中以二異氰酸酯、聚酯/聚醚二元醇、親水性多羥基羧酸為主要原料，以多官能度的羥基丙烯酸酯封端，合成出高官能度的水性UV樹脂，固含量達到100%，該組合物具有固含量高，光固化速率快，固化前不需干燥，生產(chǎn)效率高等優(yōu)點。劉曉暄等在中國專利CN1869139A中公開了一種紫外光固化水性聚氨酯丙烯酸酯樹脂，主要用芳香族二異氰酸酯、聚乙二醇、多羥基羧酸、甲基丙烯酸羥乙酯或甲基丙烯酸羥丙酯、三乙胺等原料制成。得到的涂料樹脂具有極佳的水溶性、良好的柔韌性、較快的光固化速度且用水稀釋后較好的乳液穩(wěn)定性。然而，目前在關于紫外光固化水性聚氨酯丙烯酸酯的公開專利中，很難同時保證較高的固含量和優(yōu)越的機械性能、又具有耐水性、耐溶劑性，且存在雙鍵含量低，交聯(lián)密度低等缺陷，導致光固化速率欠佳
發(fā)明內容
針對上述不足，本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有水性UV涂料存在的不足，提供一種多官能度聚氨酯丙烯酸酯水性UV樹脂，該樹脂具有固含量高、光固化速率快、生產(chǎn)效率高、涂膜后光澤高、硬度高，附著力、柔韌性好等優(yōu)點。采用的技術方案如下:
一種多官能度聚氨酯丙烯酸酯水性UV樹脂，其分子結構通式是:
權利要求
1.一種多官能度聚氨酯丙烯酸酯水性UV樹脂的制備方法，其特征在于包括以下步驟: 1)在氮氣保護下，將二異氰酸酯置于裝有機械攪拌器、滴液漏斗和回流冷凝管的四口燒瓶中，在60 70°C溫度范圍內滴加聚乙二醇，升高溫度至65 85°C反應2 3 h ； 2)降溫至40 50°C，滴加1，4-丁二醇進行擴鏈反應0.5 I h ； 3)升溫至50 60°C，直接加入2，2-二羥甲基丙酸，升高溫度至65 85°C反應2 3h，反應過程中通過加入少量丙酮以控制反應體系的粘度，得到含羧基的聚氨酯預聚體； 4)降溫至40 50°C，邊攪拌邊往上述預聚體中滴加溶有阻聚劑的(甲基)丙烯酸羥基酷，在I h內滴加完；滴加完后升溫至60 70 C，反應2 3 h后加入小分子一兀醇封端反應0.5^1 h，得到不飽和丙烯酸酯封端的聚氨酯丙烯酸酯預聚體； 5)降溫至50°C以下，往上述聚氨酯丙烯酸酯預聚體中加入叔胺和去離子水進行成鹽乳化，高速攪拌反應I h得到多官能度聚氨酯丙烯酸酯水性UV樹脂，pH值控制在7.0左右，其固含量> 75%。
2.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于:上述步驟I)中，二異氰酸酯為異佛爾酮二異氰酸、二苯甲烷二異氰酸酯、二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、1，6-六亞甲基二異氰酸酯其中之一或它們的任意組合，加入的質量份數(shù)為25 52。
3.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于:上述步驟I)中，聚乙二醇的分子量為400g/mol、600 g/mol、800 g/mol 或 1000 g/mol,加入的質量份數(shù)為 18 46。
4.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于:上述步驟2)中，1，4-丁二醇加入的質量份數(shù)為3 5。
5.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于:上述步驟3)中，2，2-二羥甲基丙酸加入的質量份數(shù)為5 9。
6.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于:上述步驟4)中，(甲基)丙烯酸羥基酯為丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥丙酯、二甲基丙烯酸甘油酯、季戊四醇三丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯其中任意一種；其加入的質量份數(shù)為7 34。
7.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于:上述步驟4)中，阻聚劑為4-羥基-2，2，6，6-四甲基哌啶-1-氧自由基、2，2，6，6-四甲基哌啶-1-氧自由基或對苯二酚其中之一或它們的任意組合，其用量為(甲基)丙烯酸羥基酯質量的0.02 0.03%。
8.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于:上述步驟4)中，小分子一元醇為甲醇、無水乙醇的任意一種。
9.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于:上述步驟5)中，叔胺是三乙胺或三乙醇胺中的任意一種，加入的質量份數(shù)為4 10。
10.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于:上述步驟中，所述組份均需要嚴格除水。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多官能度聚氨酯丙烯酸酯水性UV樹脂的制備方法，該方法通過二異氰酸酯與聚酯(醚)多元醇反應形成主鏈，調節(jié)1,4-丁二醇、2,2-二羥甲基丙酸和(甲基)丙烯酸羥基酯的組分配比，制備多官能度聚氨酯丙烯酸酯水性UV樹脂，使其具有較高的交聯(lián)密度和優(yōu)異的綜合性能；本發(fā)明中樹脂的制備不需要添加大量的有機溶劑，避免了不必要的溶劑揮發(fā)和原料浪費；較高的固含量可以保證樹脂涂膜后減少熱烘干或紅外干燥等復雜工藝，縮小生產(chǎn)時間，提高生產(chǎn)效率；不飽和丙烯酸酯的封端保證聚合物光固化后的交聯(lián)密度，使固化物具有非常優(yōu)異的光澤度、機械性能和耐水性、耐溶劑性能。
文檔編號C08G18/34GK103232585SQ20131011483
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月3日 優(yōu)先權日2013年4月3日
發(fā)明者劉曉暄, 崔艷艷, 羅青宏, 蘇嘉輝, 羅啓權 申請人:廣東工業(yè)大學