[發明專利]一種水性聚氨酯丙烯酸酯光固化涂料的制備方法

無效

• 申請號: 201110178027.6
• 申請日: 2011-06-29
• 公開（公告）號: CN102336875A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發明（設計）人: 邱鳳仙;許和平;楊冬亞;郭卿
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: C08F290/06
• 分類號: C08F290/06;C08G18/67;C08G18/66;C08G18/48;C08G18/34;C08G18/10;C09D151/08
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明涉及水性聚氨酯丙烯酸酯乳液的制備技術領域，尤其是一種水性聚氨酯丙烯酸酯光固化涂料的制備方法。

背景技術

近年來，環境保護日益受到人們的重視，許多國家頒布了控制揮發性有機化合物（VOC）的法規，執行標準越來越嚴格，發展環境友好涂料已成為涂料研究領域的熱點。傳統的油溶性涂料依靠有機溶劑的揮發來成膜，大量的有機溶劑進入空氣造成嚴重的環境污染，危害人體健康。紫外光（UV）固化涂料采用活性稀釋劑代替有機溶劑，其中，活性稀釋劑基本上不揮發，兼有固化交聯和溶劑的雙重功能，其分子含有可被光敏自由基引發并能進一步與預聚物反應交聯的官能團（如雙鍵），活性稀釋劑用來調節涂料的流變性，同時對涂料的干燥固化和涂膜性能也產生了影響。稀釋劑一方面起稀釋作用，使涂料具有便于施工的粘度；另一方面又起交聯作用，因此它必須具有好的反應活性，其固化后進入樹脂網絡，對固化產物的最終性能有著很大的影響。對活性稀釋劑的要求主要是低粘度、高稀釋性和高度的反應能力，同時還要兼顧揮發性、毒性、刺激性和臭味小，價格低，穩定性高，對樹脂的相容性好等，為調整各種性能往往采用混合稀釋劑。由于UV固化材料有著其獨特的優勢，UV固化涂料、油墨、阻焊劑和粘合劑等在電子、印刷、建筑、裝飾、機械、化工及汽車等領域得到迅速推廣應用，其中作為UV竹木地板涂料、紙張上光和阻焊劑的發展尤為迅速。傳統自然干燥或熱固化涂料，其能量利用率低、污染大、成膜速度慢、涂膜質量低且不適合連續化大生產，而UV固化涂料則有效的解決了以上的諸多問題，是目前較為活躍的研究和開發領域，已成為紫外光固化體系的主要發展方向之一，是面向二十一世紀的綠色環保產品。

（1）Effect?of?average?functionality?on?properties?of?UV-curable?waterborne?polyurethane-acrylate.?Progress?in?Organic?Coatings?68?(2010)?201-207.?采用含有不同官能度的擴鏈劑進行封端的方法，制取一系列UV固化的水性聚氨酯丙烯酸酯（WPUA），通過紅外測試確定制得的含有不同官能度水性聚氨酯丙烯酸酯的化學結構，研究了不同官能度的擴鏈劑對WPUA性能的影響。結果表明平均官能度對UV固化的WPUA膜的耐水性和抗拉強度都有著很好的作用。此外，通過對其動力學的研究，平均官能度太高或太低均不利于不飽度的轉換。但該方法制得的WPUA乳液的黏度較大，很容易發生凝聚現象，穩定性欠佳，進而影響其進一步推廣。

（2）改性不飽和聚酯酰胺脲紫外光固化涂料的性能研究?；ば滦筒牧?，2009，37（6）：69-72.?采用本體熔融聚合法，用二聚酸對不飽和聚酯酰胺脲樹脂進行改性，并用紅外光譜法對結構進行了表征。以甲基丙烯酸甲酯(MMA)?為活性稀釋劑，研究了不同稀釋劑濃度，不同光引發劑類型和濃度對涂膜性能的影響。并對改性前后的性能進行對比，結果表明：由改性后的樹脂制備的紫外光固化涂料克服了不飽和聚酯酰胺脲涂層不夠柔軟，抗沖擊強度差，耐水性差的缺點，得到了物理性能優異，易于施工且環境友好的光固化涂料。但采用本體熔融聚合法，使得制取步驟繁瑣、不穩定，且在討論不同稀釋劑含量對固化膜性能的影響時，對固化膜的力學性能和固化時間均未做研究，難以保證材料的實際應用。

（3）Study?on?microstructure?of?UV-curable?polyurethane?acrylate??lms.?Progress?in?Organic?Coatings?62?(2008)?245-250.?合成了一系列紫外光固化的PUA樹脂，通過FT-IR表征其結構。軟段部分長度、異氰酸鹽種類、反應單體類型和淬滅、退火以及紫外光固化程度對固化膜微相分離均起到重要的作用。除此之外，軟段長度也影響著結晶的形成。制得的所有樣品有著良好的鉛筆硬度、彈性、耐磨性和耐水性。但制得的樣品熱穩定性相對較差，活性稀釋劑HDDA和TMPTA含量對乳液、固化膜性能以及固化膜的固化時間和凝膠率也未作相關測試，進而限制了其進一步推廣。

發明內容

針對上述現有技術中存在的不足，本發明提供了一種制備紫外光固化水性聚氨酯丙烯酸酯預聚體的方法，按照下述步驟進行：