[發(fā)明專利]水性紫外光固化聚氨酯樹脂及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710176972.X
• 申請(qǐng)日: 2017-03-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106905504B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘇敏超;劉偉;蘇杰龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中山市千佑化學(xué)材料有限公司
• 主分類號(hào): C08G18/66
• 分類號(hào): C08G18/66;C08G18/44;C08G18/48;C08G18/42;C08G18/34;C08G18/32;C08G18/67;C08G18/12;C09D175/16
• 代理公司: 廣州華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 鄭彤;曾云騰

本發(fā)明涉及一種水性紫外光固化聚氨酯樹脂及其制備方法和應(yīng)用。該水性紫外光固化聚氨酯樹脂，以重量份計(jì)，包括如下原料組分：二異氰酸酯25～40份、蓖麻油1～5份、多元醇20～30份、環(huán)氧丙烯酸酯5～10份、2,2?二羥甲基丙酸5～10份、季戊四醇三丙烯酸酯10～15份、1,4?丁二醇1～5份、催化劑0.0057～0.006份、阻聚劑0.002～0.005份、封端劑0.004～0.005份。本發(fā)明的水性紫外光固化聚氨酯樹脂，通過(guò)采用特定的單體作為原料組分，能夠使制得的樹脂具有光固化速率快、生產(chǎn)效率高、涂膜固化后光澤高、硬度高，附著力、柔韌性好等優(yōu)點(diǎn)，綜合性能優(yōu)異。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高分子材料，特別是涉及一種水性紫外光固化聚氨酯樹脂及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著全球?qū)Νh(huán)境保護(hù)的重視和綠色化工技術(shù)的發(fā)展，各國(guó)開(kāi)始對(duì)VOC含量限制，水性紫外光固化聚氨酯樹脂(水性UV聚氨酯樹脂)是以水替代有機(jī)溶劑作為分散介質(zhì)，具有明顯的環(huán)保價(jià)值，且采用紫外光固化技術(shù)具有固化速度快、可室溫下操作、耗能低、涂層性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)。水性UV聚氨酯樹脂可以應(yīng)用于涂料、膠粘劑、水性皮革涂飾劑、織物整理劑等方面，越來(lái)越受到人們的重視。

然而，目前已有的水性紫外光固化聚氨酯樹脂，很難兼顧優(yōu)越的機(jī)械性能和良好的耐水性、耐溶劑性，并且存在交聯(lián)密度低、光固化速率慢等缺點(diǎn)。而且，如單純應(yīng)用水性紫外光固化聚氨酯樹脂，還存在著耐候性、耐熱性較差、粘接強(qiáng)度低等缺點(diǎn)，由此限制了水性紫外光固化聚氨酯樹脂的推廣和應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要提供一種固含量高、光固化速率快、涂膜固化后光澤、硬度、附著力、柔韌性、耐水、耐溶劑等綜合性能優(yōu)異的水性紫外光固化聚氨酯樹脂。

一種水性紫外光固化聚氨酯樹脂，以重量份計(jì)，包括如下原料組分：

本發(fā)明的水性紫外光固化聚氨酯樹脂，通過(guò)采用特定的單體作為原料組分，能夠使制得的樹脂具有固含量高、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(diǎn)。其原理如下：

首先，本發(fā)明綜合采用環(huán)氧丙烯酸酯與蓖麻油對(duì)水性聚氨酯樹脂進(jìn)行改性。其中，環(huán)氧丙烯酸酯兼具環(huán)氧樹脂模量高、強(qiáng)度高和耐化學(xué)性好、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，以及丙烯酸酯較好的耐水性、物理學(xué)性能和耐候性能且成本低廉的特點(diǎn)。蓖麻油則是一種可再生的植物油，來(lái)源豐富。蓖麻油的主要成分是高級(jí)脂肪酸的甘油三酸酯，脂肪酸中80％～90％是蓖麻油酸(9-烯基-12羥基十八酸)，蓖麻油羥值163mgKOH/g，含羥基4.94％，羥基摩爾數(shù)為345。根據(jù)羥值推算，蓖麻油含70％的三官能度和30％的二官能度，羥基平均官能度為2.7，蓖麻油的這種特定的結(jié)構(gòu)能夠使其在聚氨酯樹脂的合成中既能作為軟段，增加柔韌性，又能起到交聯(lián)劑的作用，提高聚氨酯樹脂的交聯(lián)度，提高漆膜的耐水，耐溶劑和力學(xué)等性能。此外蓖麻油的支鏈還含有大量的不飽和碳碳雙鍵，可以為其進(jìn)一步接枝改性提供活性點(diǎn)，進(jìn)一步提高涂膜的性能。

其次，在前述聚氨酯樹脂的基礎(chǔ)上，引入2,2-二羥甲基丙酸，制備含羧基的聚氨酯預(yù)聚物，然后再在端基引入季戊四醇三丙烯酸酯，制備多重雙鍵封端的水性聚氨酯丙烯酸酯，由此大大提高體系中的雙鍵含量，保證樹脂的光固化速度和生產(chǎn)效率。同時(shí)，樹脂具有較高的固含量，可以減少樹脂涂膜后熱烘干或紅外干燥等復(fù)雜工藝的時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，該水性紫外光固化聚氨酯樹脂，以重量份計(jì)，包括如下原料組分：

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述多元醇的分子量為500～1500g/mol。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述多元醇為聚醚二元醇、聚四氫呋喃醚二元醇、聚己內(nèi)酯二元醇、聚碳酸酯二元醇中的一種或多種。