[發明專利]可紫外光固化的水性聚氨酯及其制備方法

無效

• 申請號: 201310231599.5
• 申請日: 2013-06-09
• 公開（公告）號: CN103819646A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 吳曉波
• 申請（專利權）人: 江陰摩爾化工新材料有限公司
• 主分類號: C08G18/67
• 分類號: C08G18/67;C08G18/12
• 代理公司: 上海方本律師事務所 31269
• 代理人: 余全平;潘勇

技術領域

本發明涉及一種聚氨酯，特別涉及的是一種采用自制擴鏈劑制備光固化水性聚氨酯的方法。

背景技術

紫外光固化泛指經紫外光照射后快速聚合反應而固化的過程。由于該技術具有快速固化，生產效率高，節能，環保，優質，經濟，適用于多種基材等優點，現已廣泛應用有印刷，包裝，電子，家電，汽車燈各行各業。本發明有關一種水性聚氨酯丙烯酸酯。

傳統地，可光固化的水性聚氨酯的合成方法都是用丙烯酸羥乙酯或羥丙酯等單羥基丙烯酸酯對聚氨酯進行封端，以此引入雙鍵，但這類方法所引入的雙鍵量有限，固化后的聚氨酯涂膜的交聯度不高，或將含有雙鍵的不飽和聚酯作為軟段引入到聚氨酯分子鏈中，雖然一定程度上提高了雙鍵的含量，但是其分子鏈節的硬段含量就會下降，從而導致固化后的聚氨酯涂膜硬度也不會有太大的提高。

CN200810039199.3公開了一種引入硫醇-烯體系至聚氨酯多元醇或異氰酸酯封端的聚氨酯預聚體中，再通過自乳化制備含多元硫醇和多元烯的水性聚氨酯紫外光固化水性聚氨酯的合成方法，以期提高官能團轉化率，克服氧化阻礙并提高高雙鍵含量帶來的力學性能。

CN200910017333.4公開了一種將聚醚二醇引入聚氨酯主鏈中，并用單羥基丙烯酸酯類的單體封端制備具有較高相對分子質量因而提高雙鍵數目的紫外光固化水性聚氨酯的合成方法，以期提高聚氨酯的抗化學性能并兼顧硬度和柔韌度。

CN201210206961.9公開了一種利用雙羥基脂肪酸作為擴鏈劑的紫外光固化水性聚氨酯的合成方法，以期提高相對分子質量和儲存穩定性。

由此可見，現有技術提高雙鍵含量的方式是增加轉化率或提高相對分子質量，因而無法提高聚氨酯分子中雙鍵的密度，也無法從理論上提高聚氨酯的硬段含量。

發明內容

鑒于現有技術的上述缺陷，本發明目的是提高雙鍵密度以及理論上提高水性聚氨酯的硬段含量。

因此，本發明提供一種將含有雙鍵的端氨基的小分子擴鏈劑以硬段形式存在于聚氨酯鏈節中的可紫外光固化的水性聚氨酯及其制備方法。

本發明還提供了所述含雙鍵的端氨基小分子擴鏈劑的制備方法。

所述水性聚氨酯制備方法包括以下步驟：

（1）端氨基小分子擴鏈劑甲基丙烯酸α-羥基三氨基醇酯的合成

向干燥的反應器中加入二乙烯三胺，用適量的丙酮稀釋，加熱至60℃左右，此時丙酮有回流，滴加用丙酮稀釋過的甲基丙烯酸縮水甘油酯，2-2.5小時滴完，保溫10分鐘左右，冷卻抽出丙酮即可；開環縮合反應得到端氨基的甲基丙烯酸α-羥基三氨基醇酯。如下式所示：

(2)將大約100份重量低聚二元醇在反應器中120℃、-0.09MPa左右的條件下脫水處理約1小時后降至室溫，加入大約100份重量的二異氰酸酯在95℃左右反應2小時；加入大約15份重量的親水擴鏈劑二羥甲基丙酸和N-甲基吡咯烷酮（少量的二月桂酸二丁基錫）85℃左右反應大約2小時，至理論NCO含量，降溫至50℃左右，加入大約10份重量含有阻聚劑的甲基丙烯酸α-羥基三氨基醇酯反應大約30分鐘，最后加入計量的丙烯酸羥乙酯或羥丙酯，60℃左右保溫大約2小時，至體系中不含NCO，降溫至40℃左右，加入三乙胺中和，加去離子水乳化。

本發明可紫外光固化水性聚氨酯樹脂的制備方法與現有技術相比有如下優點：

由于本發明中將含有雙鍵的端氨基的小分子擴鏈劑對聚氨酯進行擴鏈，再用單羥基丙烯酸酯對其封端，這種制備方法不僅比現有采用單羥基丙烯酸酯對其封端、用不飽和聚酯作為軟段的方式引入到聚氨酯鏈節中的方法引入更多的雙鍵數量以及更多的sp2雜化氮原子，從而不僅提高雙鍵含量與密度，同時增加共振，從而使聚氨酯鏈節中的硬段含量也相應提高，所得固化后的涂膜交聯密度較大，同時，該擴鏈劑是端氨基的，引入到聚氨酯鏈中，其脲鍵含量也會相應提高，進一步使得固化后的涂膜硬度大幅度提高。

本發明中甲基丙烯酸α-羥基三氨基醇酯是由甲基丙烯酸縮水甘油酯與二乙烯三胺在丙酮溶劑中60℃左右開環縮合反應得到的。

具體實施方式

實施例1

（1）向干燥的反應器中加入二乙烯三胺，用適量的丙酮稀釋，加熱至60℃左右，此時丙酮有回流，滴加用丙酮稀釋過的甲基丙烯酸縮水甘油酯，2-2.5小時滴完，保溫10分鐘，冷卻抽出丙酮即可；開環縮合反應得到甲基丙烯酸α-羥基三氨基醇酯。