[發(fā)明專利]一種磺酸鹽型紫外光固化水性聚氨酯及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010070018.4
• 申請(qǐng)日: 2020-01-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111253547A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 閆福安;張珊珊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢工程大學(xué)
• 主分類號(hào): C08G18/66
• 分類號(hào): C08G18/66;C08G18/46;C08G18/44;C08G18/42;C08G18/32;C08G18/67;C09D175/14;C09J175/14
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明;閉釗

本發(fā)明涉及一種磺酸鹽型紫外光固化水性聚氨酯及其制備方法。首先以丙烯酸、二縮水甘油醚、阻聚劑為原料，在100?120℃下催化反應(yīng)合成了含不飽和雙鍵的UV大單體，然后利用其與聚酯二元醇、磺酸鹽親水單體、小分子多元醇、二異氰酸酯進(jìn)行催化反應(yīng)，最終得到目標(biāo)產(chǎn)物。與現(xiàn)有同類產(chǎn)品相比，本發(fā)明提供的磺酸鹽型紫外光固化水性聚氨酯具有固含量高、零VOC排放、無(wú)胺味等優(yōu)點(diǎn)，并且固化后的膠膜光澤和硬度高且耐水性耐溶劑性好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及涂料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種磺酸鹽型紫外光固化水性聚氨酯及其制備方法。

背景技術(shù)

水性紫外光固化涂料作為一種環(huán)保、性能優(yōu)異的新型涂裝品，已廣泛應(yīng)用于家具裝飾、汽車行業(yè)、建筑業(yè)、通訊業(yè)、涂裝印刷、醫(yī)療開(kāi)發(fā)等領(lǐng)域。

目前水性紫外光固化涂料中研究最多的體系為UV水性聚氨酯丙烯酸酯樹(shù)脂，通常由成本較低的二羥甲基丙酸(DMPA)親水單體制備而來(lái)。該工藝雖然成熟但是產(chǎn)品固含量低，在合成過(guò)程中仍需要添加有機(jī)溶劑和有機(jī)胺類中和劑，因而會(huì)釋放VOC污染環(huán)境，危害人身健康。磺酸鹽親水單體是一種強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽，其親水性更強(qiáng)且離子化程度更高，具有更高的固含量、更好的力學(xué)性能、耐水性、耐酸堿性能，并且在合成過(guò)程中無(wú)需添加有機(jī)溶劑和中和劑，真正實(shí)現(xiàn)了零VOC。因此開(kāi)發(fā)一種性能優(yōu)良的磺酸鹽型紫外光固化水性聚氨酯已成為未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種無(wú)胺味、零VOC的磺酸鹽型紫外光固化水性聚氨酯的制備方法，該方法具體包括以下步驟：(a)以丙烯酸、二縮水甘油醚、催化劑A、阻聚劑為原料，反應(yīng)得到UV大單體；(b)以UV大單體、聚酯二元醇、磺酸鹽親水單體、小分子多元醇、二異氰酸酯、催化劑B、封端劑、溶劑為原料，反應(yīng)得到目標(biāo)產(chǎn)物——磺酸鹽型紫外光固化水性聚氨酯。

進(jìn)一步的，步驟(a)中丙烯酸與二縮水甘油醚的摩爾比為2:1，催化劑A和阻聚劑的加入量均相當(dāng)于該步驟原料總質(zhì)量的0.5％-1.0％。

進(jìn)一步的，步驟(a)所述丙烯酸可以替換為甲基丙烯酸，所述二縮水甘油醚選自乙二醇二縮水甘油醚、1,4-丁二醇二縮水甘油醚、新戊二醇二縮水甘油醚、1,6-己二醇二縮水甘油醚、1,2-環(huán)己二醇二縮水甘油醚中的至少一種，所述催化劑A選自四丁基溴化銨、四丁基碘化胺、十六烷基三甲基氯化胺中的至少一種，所述阻聚劑具體為對(duì)甲氧基苯酚或?qū)Ρ蕉印?/p>

進(jìn)一步的，步驟(a)反應(yīng)過(guò)程具體如下：將所有原料投入反應(yīng)器中混合均勻，升溫至100-120℃保溫進(jìn)行反應(yīng)，待體系的酸值小于2mg KOH/g后停止反應(yīng)即可。

進(jìn)一步的，步驟(b)中各原料的重量百分比為：UV大單體2.36％-4.12％，聚酯二元醇2.60％-3.18％，磺酸鹽親水單體11.43％-15.90％，小分子多元醇1.44％-2.10％，二異氰酸酯10.34％-15.72％，催化劑B 0.65％-0.75％，封端劑3.82％-4.43％，余量為溶劑水和丙酮。

進(jìn)一步的，步驟(b)聚酯二元醇選自聚己二酸型二醇、聚碳酸酯二醇、聚碳酸亞丙酯二醇、聚己內(nèi)酯二醇中的至少一種，聚酯二元醇的數(shù)均分子量控制在500-1000之間，優(yōu)選為1000。所述磺酸鹽親水單體選自磺酸鹽聚酯二元醇(BY-3306D)、磺酸鹽聚酯多元醇(如BY-3301、BY-3303、BY-3305B)中的至少一種。所述小分子多元醇選自1,4-丁二醇、1,6-己二醇、三羥甲基丙烷、1,4-環(huán)己烷二甲醇中的至少一種。所述二異氰酸酯選自甲苯二異氰酸酯(TDI)、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、己二異氰酸酯(HDI)、二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)、二甲基聯(lián)苯二異氰酸酯(TODI)、二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯(HMDI)中的至少一種。所述催化劑B具體為二月桂酸二正丁基錫或辛酸亞錫。所述封端劑選自丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥丙酯的至少一種。

更進(jìn)一步的，所述小分子多元醇選自1,4-丁二醇、1,6-己二醇、三羥甲基丙烷、1,4-環(huán)己烷二甲醇中的任意兩種，優(yōu)選為三羥甲基丙烷和1,4-環(huán)己烷二甲醇。