[發(fā)明專(zhuān)利]一種水性聚氨酯丙烯酸酯樹(shù)脂及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910000809.3
• 申請(qǐng)日: 2009-01-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101475679A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于學(xué)亞;張博;夏必來(lái);邱繼會(huì)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中山大橋化工集團(tuán)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C08G18/67
• 分類(lèi)號(hào): C08G18/67;C08G18/10;C09D175/14
• 代理公司: 北京市立方律師事務(wù)所
• 代理人: 易詠梅;劉永全

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種新型光固化樹(shù)脂及其制備方法和應(yīng)用，更具體地說(shuō)，是涉及一種可紫外光固化的水性聚氨酯丙烯酸酯樹(shù)脂及其制備方法和應(yīng)用，屬于精細(xì)高分子材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)

眾所周知，紫外光固化涂料技術(shù)是指一種表面處理技術(shù)，該技術(shù)通過(guò)光引發(fā)劑或光敏劑，經(jīng)紫外光輻照產(chǎn)生自由基而引發(fā)活性單體、低聚物或樹(shù)脂發(fā)生聚合反應(yīng)，從而得到交聯(lián)的致密漆膜。該技術(shù)是一種高固體分的環(huán)保技術(shù)，可以大大降低有機(jī)揮發(fā)物所造成的環(huán)境污染和對(duì)人體健康的損害，同時(shí)還具有固化速度快、物理性能好、污染小、節(jié)省能源等突出優(yōu)點(diǎn)，并可適用于多種底材，被譽(yù)為綠色工業(yè)新技術(shù)。傳統(tǒng)的紫外光固化涂料通常為溶劑型，然而溶劑型紫外光固化涂料也有美中不足的地方，主要是其中的活性稀釋劑單體一般在使用溫度下，會(huì)有少許部分變成氣體擴(kuò)散開(kāi)來(lái)，由此造成環(huán)境污染。隨著各國(guó)環(huán)保立法的日益完善和執(zhí)行的日益嚴(yán)格，不斷促進(jìn)了環(huán)保型涂料產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，其中，不含有機(jī)溶劑的水性紫外光固化(UV-curing)技術(shù)是該技術(shù)領(lǐng)域的主要發(fā)展方向之一。

水性聚氨酯涂料具有優(yōu)異的耐低溫性、柔韌性和耐磨性，而且粘接強(qiáng)度高，不含有機(jī)溶劑，但是存在的主要缺點(diǎn)是耐高溫性、耐水性及機(jī)械強(qiáng)度差。為了解決這些問(wèn)題，當(dāng)前通常采用羥基丙烯酸酯類(lèi)對(duì)聚氨酯預(yù)聚體進(jìn)行封端來(lái)制備聚氨酯丙烯酸酯樹(shù)脂。例如，在中國(guó)專(zhuān)利No.200610035457中披露了一種紫外光固化水性聚氨酯丙烯酸酯涂料樹(shù)脂及其制備方法，該方法首先使聚乙二醇與芳香族二異氰酸酯反應(yīng)，得到聚氨酯預(yù)聚體I；然后把多羥基羧酸加入到預(yù)聚體I中，再滴加二元醇，得到聚氨酯預(yù)聚體II；再把加有阻聚劑的甲基丙烯酸羥乙酯或甲基丙烯酸羥丙酯滴加到聚氨酯預(yù)聚體II中反應(yīng)，得到聚氨酯丙烯酸酯齊聚物；隨后通過(guò)成鹽中和反應(yīng)等工藝得到水性涂料樹(shù)脂產(chǎn)品。

然而，在該文獻(xiàn)公開(kāi)的制備聚氨酯丙烯酸酯樹(shù)脂的方法中，采用了單羥基丙烯酸酯類(lèi)向聚氨酯主鏈上引入丙烯酸酯單元，因此在所制備的聚氨酯丙烯酸酯樹(shù)脂結(jié)構(gòu)中，丙烯酸酯單元僅位于聚氨酯主鏈的兩端，樹(shù)脂中活性不飽和雙鍵的含量有限。而為了得到反應(yīng)活性較高的水性光固化樹(shù)脂，只能制備低分子量的樹(shù)脂。由于樹(shù)脂的分子量低，使得乳液的儲(chǔ)存穩(wěn)定性及漆膜的耐水性較差，而且漆膜在塑料底材上的附著力也很難提升，導(dǎo)致水性光固化涂料的應(yīng)用領(lǐng)域被局限在紙張、木器等領(lǐng)域。隨著資源和環(huán)境壓力的日益增加，需要改善環(huán)保型水性光固化聚氨酯丙烯酸酯樹(shù)脂的性能，以拓展其應(yīng)用領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種具有較高光敏性雙鍵含量和分子量且可紫外光固化的水性聚氨酯丙烯酸酯樹(shù)脂。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種用于制備可紫外光固化的水性聚氨酯丙烯酸酯樹(shù)脂的方法。

本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種用上述水性聚氨酯丙烯酸酯樹(shù)脂配制的分散體。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，本發(fā)明提供了一種可紫外光固化的水性聚氨酯丙烯酸酯樹(shù)脂，該樹(shù)脂的固含量為67-78％，溶劑量為22-33％；平均分子量為10000-400000，它是由下述方法制備的(本文未經(jīng)特別指出，涉及的百分?jǐn)?shù)均以重量計(jì))：

首先將一定量的多異氰酸酯、0.008-2％多異氰酸酯重量的催化劑和適量有機(jī)溶劑加入反應(yīng)器中，攪拌均勻后升溫至25-80℃，向其中滴加多元醇至NCO/OH的當(dāng)量比為111∶3-111∶50。隨著反應(yīng)的不斷進(jìn)行，檢測(cè)體系中異氰酸酯的消耗情況，當(dāng)NCO含量達(dá)到40-20％后，向其中一次性加入二羥甲基羧酸；當(dāng)NCO含量達(dá)到20-3％后，加入適量含有活性雙鍵的雙羥基擴(kuò)鏈劑繼續(xù)反應(yīng)；當(dāng)NCO含量達(dá)到3-0.3％后，加入適量封端劑反應(yīng)至NCO含量低于0.1％，結(jié)束反應(yīng)。最后，根據(jù)反應(yīng)結(jié)束時(shí)體系中的羧基含量，向其中加入一定量的有機(jī)堿和水進(jìn)行中和，攪拌均勻后即得。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，本發(fā)明提供了一種可紫外光固化的水性聚氨酯丙烯酸酯樹(shù)脂，該樹(shù)脂的固含量為67-78％，溶劑量為22-33％；平均分子量為10000-400000，它是由下述方法制備的：

首先將一定量的多異氰酸酯、0.008-2％多異氰酸酯重量的催化劑和適量有機(jī)溶劑加入反應(yīng)器中，攪拌均勻后升溫至25-80℃，然后向其中滴加羧基改性聚己內(nèi)酯二元醇至NCO/OH的當(dāng)量比為111∶3-111∶50。隨著反應(yīng)的不斷進(jìn)行，檢測(cè)異氰酸酯的消耗情況，當(dāng)體系中NCO含量達(dá)到20-3％后，加入適量含有活性雙鍵的雙羥基擴(kuò)鏈劑繼續(xù)反應(yīng)；當(dāng)NCO含量達(dá)到3-0.3％后，加入適量封端劑反應(yīng)至NCO含量低于0.1％，結(jié)束反應(yīng)。最后，根據(jù)反應(yīng)結(jié)束時(shí)體系中的羧基含量，向其中加入一定量的有機(jī)堿和水進(jìn)行中和，攪拌均勻后即得。