[發明專利]水性聚氨酯丙烯酸酯、水性聚氨酯紫外光固化涂料及其制備方法

有效

• 申請號: 201310545598.8
• 申請日: 2013-11-06
• 公開（公告）號: CN103570911A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 張紅明;王獻紅;李季;王佛松
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春應用化學研究所
• 主分類號: C08G18/67
• 分類號: C08G18/67;C08G18/66;C08G18/48;C08G18/44;C09D175/16
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 王丹陽

技術領域

本發明涉及一種水性聚氨酯丙烯酸酯、水性聚氨酯紫外光固化涂料及其制備方法，屬于紫外光固化涂料技術領域。

技術背景

低分子量聚(碳酸酯-醚)二元醇是以雙金屬氰化物為催化劑，將二氧化碳和環氧化合物在鏈轉移劑存在下進行聚合反應，分別以二元醇或二元羧酸為鏈轉移劑制備而成。該類聚合物二醇的制備過程中使用了二氧化碳作為其中的一個重要原料，因而大大降低了環境中二氧化碳對環境的污染，更為重要的是減小了石化資源的依賴。而且，該聚(碳酸酯-醚)二元醇綜合了聚酯型聚合物優異的機械性能以及聚醚型聚合物優異的耐水解性，因而，是一種重要的聚氨酯類聚合物的軟段組分。

中國專利聚(碳酸酯-醚)型聚氨酯丙烯酸酯、紫外光固化抗靜電涂料及其制備方法(公開號CN103059256A)報道了以聚(碳酸酯-醚)二元醇為軟段組分，制備了溶劑型聚氨酯丙烯酸酯，并且以其為成膜樹脂，制備了紫外光固化抗靜電涂料。中國專利聚(碳酸酯-醚)型水性聚氨酯、聚(碳酸酯-醚)型水性聚氨酯涂料及其制備方法(CN103044650A)以聚(碳酸酯-醚)二元醇為軟段組分，制備了水性聚氨酯，并以此為基體樹脂制備了水性聚氨酯涂料。但是，上述第一項專利需要添加活性稀釋劑才能使用，因而，活性稀釋劑仍舊會給操作人員帶來一定的危害；上述的第二項專利，雖然制備了水性聚氨酯，但是不能進行紫外光固化。

發明內容

本發明的目的是解決現有技術中水性聚氨酯涂料危害環境、不能進行紫外光固化的技術問題，提供一種水性聚氨酯丙烯酸酯、水性聚氨酯紫外光固化涂料及其制備方法。

本發明的水性聚氨酯丙烯酸酯，其特征在于，結構式為式(I)、式(II)或式(III)：

式中，m、n、x均為整數，10≤m≤70，10≤n≤70，10≤x≤50；

R-為以下結構中的一種：

-R₁-為以下結構中的一種：

-R₂為以下結構中的一種：

-R₃為以下結構中的一種：

R₄為以下結構中的一種：

本發明還提供上述水性聚氨酯丙烯酸酯為式(I)結構式時的制備方法，包括以下步驟：

(1)惰性氣氛下，向反應容器中加入150-610重量份聚(碳酸酯-醚)二元醇，升溫到110-130℃，減壓1-1.5h，再降溫到70-80℃，加入112-168重量份的丙酮以及0.1-0.31重量份的催化劑，加入53.8-78.5重量份的二異氰酸酯，反應2-4h，得到第一中間體；

(2)向第一中間體中加入96-120重量份的丙酮，溫度降溫到30-45℃，滴加9.5-13.1重量份的胺類擴鏈劑，滴加完畢后，反應0.5-2h，得到第二中間體；

(3)向第二中間體中加入88-208重量份的丙酮以及0.28-0.44重量份的阻聚劑，加入56.8-87.4重量份的羥基丙烯酸酯，升溫到85-90℃，反應2-3h；再加入180-650重量份的去離子水，然后，加入58-97重量份的質子酸，攪拌0.5-2h，減壓除去丙酮，得到具有式(I)結構的水性聚氨酯丙烯酸酯。

優選的，所述聚(碳酸酯-醚)二元醇的分子量為1500-6000道爾頓，所述催化劑為二月桂酸二丁基錫或辛酸亞錫，所述二異氰酸酯為2，4-甲苯二異氰酸酯、二環己基甲烷二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯或1，6-己二異氰酸酯，所述胺類親水擴鏈劑為N-甲基二乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺，所述阻聚劑為對苯二酚或對羥基苯甲醚，所述羥基丙烯酸酯為丙烯酸羥乙酯、三羥甲基丙烷二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯或雙季戊四醇五丙烯酸酯，所述質子酸中和劑為硫酸、羥基乙酸或三氟乙酸。

本發明還提供上述水性聚氨酯丙烯酸酯為式(II)結構式時的制備方法，包括以下步驟：

(1)惰性氣氛保護下，向反應容器中加入130-540重量份聚(碳酸酯-醚)二元醇，升溫到110-130℃，減壓1-3h，再降溫到70-80℃，加入96-128重量份的丙酮以及0.1-0.4重量份的催化劑，加入63.5-88.7重量份的二異氰酸酯，反應2-4h，得到第一中間體；