[發明專利]一種紫外光固化水性丙烯酸酯樹脂乳液的制備方法

在審

• 申請號: 202010542912.7
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN111621037A
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 汪瑾;肖亞輝;李杜武
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: C08J3/03
• 分類號: C08J3/03;C08L63/10;C08L67/06;C08L75/14;C08L87/00;C09D163/10;C09D167/06;C09D175/14;C09D7/65;C08G81/00
• 代理公司: 合肥金安專利事務所(普通合伙企業) 34114
• 代理人: 金惠貞

本發明涉及一種紫外光固化水性丙烯酸酯樹脂乳液的制備方法，屬化學類有機合成材料和化工技術領域。本發明首先利用環氧樹脂的環氧基與聚乙二醇的羥基反應，在環氧樹脂的一端引入親水性的聚氧乙烯鏈段，再利用環氧樹脂的另一端環氧基與羥基反應引入可參與光聚合的丙烯酰氧基團，制得可UV反應的非離子乳化劑；再將丙烯酸樹脂和非離子乳化劑混合，緩慢滴加蒸餾水，當體系完全變為乳白色即達到相反轉點，體系開始由油包水(W/O)狀態轉變為水包油(O/W)狀態，繼續滴加蒸餾水得到固含量在30～70％的紫外光固化水性丙烯酸酯樹脂乳液。使用本發明的乳液，不改變現有的UV涂料配方體系，可獲得與丙烯酸酯樹脂良好的相容性，使得固化后的UV涂料性能優異。

技術領域

本發明屬化學類有機合成材料和化工技術領域，具體涉及一種可反應型非離子乳化劑及其制備方法，及其制備的可紫外光(UV)固化水性乳液。

背景技術

UV固化水性涂料是結合UV固化技術與水性涂料，既具備UV固化技術耗能低、固化速度快等優點，又具備水性涂料環保、粘度低且易于調控等優點，是“綠色涂料”的發展趨勢之一，主要由UV樹脂低聚物、光引發劑、活性稀釋劑和水組成。

UV固化水性乳液是常見的一種UV固化水性涂料用低聚物的水分散體，主要分為以下幾種：1、在UV樹脂體系中直接加入乳化劑混合攪拌乳化得到水性乳液，其乳膠粒粒徑較大、穩定性差，且該類乳化劑不參與固化反應，存在于體系中而降低涂料的耐水性、光澤度及機械性能。2、對UV樹脂改性引入親水性的鏈段使其具有自乳化作用，機械攪拌后得到水性乳液，該類涂料體系消除了小分子乳化劑的影響，但樹脂親水性的改性使其耐水性、耐化學性下降。3、對UV樹脂化學改性引入羧酸、磺酸等極性基團并通過堿中和成鹽得到水溶性的UV樹脂，因具有自乳化作用可以加水攪拌直接獲得該樹脂的水性乳液。該類乳液因體系中改性帶來的游離離子導致pH穩定性差，以及改性時接枝點的隨機性造成的反應可控程度低等問題。此外，光引發劑是UV固化水性涂料體系的重要組成部分，對UV樹脂參與光固化的速度、程度等起決定性作用。光引發劑與樹脂體系的相容性影響固化的效果和制品的性能，因此選擇與該類涂料匹配的光引發劑是影響涂料性能的重要因素。由于現有光引發劑商品多為油溶性，市場上還沒有完全水溶性的光引發劑，由此廣泛存在與上述水溶性UV樹脂不相容及引發效率低的問題。

相反轉法是通過外加乳化劑，再控制水分散相的體積使油溶性樹脂體系發生相反轉而制得高分子樹脂乳化的一種較為有效的方法，相反轉后體系由油包水轉變為水包油狀態，從而制得水性樹脂乳液。選擇合適的乳化劑對UV固化水性乳液十分重要，乳化劑結構不僅影響乳化的效果和乳液的穩定性，而且對固化后涂料的光澤度、耐水性、耐化學性及機械性能等起關鍵作用。

發明內容

為了解決現有UV固化水性乳液中存在的耐水性差、pH穩定性差以及光引發劑與樹脂體系相容性差扥問題，本發明提供一種紫外光固化水性丙烯酸酯樹脂乳液及其制備方法。

一種紫外光固化水性丙烯酸酯樹脂乳液的制備操作步驟如下：

(1)制備反應型非離子乳化劑

合成路線如下：

具體操作如下：

將4～17份環氧樹脂和4～100份聚乙二醇在氮氣保護下，升溫到70～100℃熔化，并攪拌混合均勻，加入0.04～2份催化劑；每隔0.5h取樣測量體系的環氧值，當環氧值降到初始環氧值的一半時，加入0.04～2份阻聚劑，攪拌混合均勻，再加入1～5份丙烯酸羥基酯，溫度70～100℃反應3～5h，冷卻至室溫，得到蠟狀的反應型非離子乳化劑；所述反應型非離子乳化劑的結構式如下：

式(1)中：R₁的結構式為：其中m為0～7；

R₂的結構式為：其中n為23～227；