[發明專利]具有協同水溶作用的陽離子紫外光固化樹脂的制備方法

有效

• 申請號: 201910244698.4
• 申請日: 2019-03-28
• 公開（公告）號: CN110003480B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 劉紅波;張武英;張霞;肖望東;林峰
• 申請（專利權）人: 深圳職業技術學院
• 主分類號: C08G81/02
• 分類號: C08G81/02
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所(普通合伙) 44248
• 代理人: 胡吉科

本發明提供了一種具有協同水溶性作用的陽離子紫外光固化樹脂的制備方法，其包括如下步驟：合成側鏈含有羥基和環氧基團的聚丙烯酸酯鏈段，作為主鏈；合成一端有?NCO基團的聚氨酯丙烯酸酯鏈段，作為側鏈；將上述兩個鏈段進行反應，得到側鏈同時含多個丙烯酸酯雙鍵和環氧基團的聚氨酯丙烯酸酯改性聚丙烯酸酯樹脂；將得到的樹脂攪拌均勻后升溫，滴加胺，反應后冷卻，加入酸，再加入水，攪拌均勻。采用本發明的技術方案，得到的樹脂為梳子型，具有較低的粘度和水溶性；其中接枝的聚氨酯丙烯酸酯側鏈對整個樹脂的水溶性有協同促進作用；多官能度使固化過程中的樹脂交聯度得到大大提高，有效提高固化膜的性能。

技術領域

本發明屬于高分子材料技術領域，尤其涉及一種具有協同水溶作用的陽離子紫外光固化樹脂的制備方法。

背景技術

紫外光(UV)固化技術是一種環保型固化技術，液態涂層在受到紫外光照射后，發生光化學反應，從而引起聚合、交聯，使液態涂層短時間變成固態薄膜。由于它具有固化速度快、環境污染少、能自動化生產、適合于用在熱敏基材上等優點，在工業上有望取代傳統的溶劑型涂料、膠粘劑、油墨等，在居多領域具有良好的應用前景。按光固化機理來分有自由基固化和陽離子固化兩種類型。自由基光固化體系具有固化速度快(≤10s)、性能易于調節、抗潮濕、引發劑種類多等優點，但也存在不易表干、聚合體積收縮率大、附著力差、無后固化作用等問題，目前，紫外光固化涂料、膠粘劑等產品主要以自由基固化體系為主。紫外光固化體系一般由光活性樹脂、單官能團或多官能團稀釋性單體，光引發劑和助劑等組成。光活性樹脂在固化后形成聚合物的三維網絡結構，對固化膜的理化性能起決定性的作用。

相對分子質量較高的光活性樹脂其粘度較大，一般來說，樹脂分子質量大，固化時體積收縮率小，但分子質量大粘度高，需要更多的單體稀釋，這些稀釋劑雖然最終會與光活性樹脂反應，但是這些低分子量的活性稀釋劑有些有毒性，有些人體有刺激性，并且在一些多孔基材，如木材、水泥、紙張上使用時，稀釋劑容易擴散到孔隙中而不能固化，而使被涂物長期有異味，而且添加較多的活性稀釋劑會顯著降低固化膜理化性能，如固化凝膠率、固化膜耐磨性等性能。要解決這個問題的最直接的方法是將樹脂制備成水溶性或者水乳性樹脂，這樣在配制光固化體系時可以水為溶劑。

目前，較多的研究者進行光固化水性樹脂的研究，早期研究的多通過外加乳化劑使低聚物達到溶于水的目的，這類樹脂需要添加乳化劑等才能實現樹脂的水性化，然而乳化劑的添加會對固化膜性能有較大的影響。所以目前多開發水溶性光固化樹脂，在樹脂結構中引入親水性官能團來實現，這一類樹脂多為線性結構，只有一個主鏈，性能比較單一，如環氧丙烯酸酯硬度高，但柔韌性不好；聚氨酯丙烯酸酯柔韌性、耐磨性好，但存在硬度不高等缺點，為獲得綜合性能良好的固化膜，必須將多種樹脂的復配使用，而不同水性化樹脂其水性化離子不一致，導致其復配使用比較困難，而且固化性能和理化性能均較難控制。

此外，這類水性紫外光固化樹脂一般只在兩端有丙烯酸酯雙鍵，多為二官能度，官能度不高使后續紫外光固化過程中整體交聯度不高，固化膜理化性能如硬度、耐磨性、耐醇性等均不高，另外其分子結構中能水性化的官能團數量有限，導致其水溶性有限，在噴涂等應用中很難用大量的水進行稀釋。這些水性樹脂的缺陷導致其難以滿足工業上對紫外光固化涂層性能要求越來越高的需求，也導致現在水性紫外光固化樹脂在工業上難以大規模使用。但是，從環保等角度來說，水性紫外光固化樹脂一定是將來發展的重要方向。

發明內容

針對以上技術問題，本發明公開了一種具有協同水溶作用的陽離子紫外光固化樹脂的制備方法，得到的樹脂為梳子型，使樹脂具有較低的粘度；具有主鏈和側鏈結構，主鏈上帶有多個羥基和環氧基團，利用環氧基團與胺反應，通過酸中和形成季銨鹽陽離子水性化基團，從而具有水溶性；另外，接枝的聚氨酯丙烯酸酯側鏈對整個樹脂的水溶性有協同促進作用。

對此，本發明采用的技術方案為：

一種具有協同水溶作用的陽離子紫外光固化樹脂的制備方法，其包括如下步驟：

步驟S1，合成側鏈含有羥基和環氧基團的聚丙烯酸酯鏈段，作為主鏈；