[发明专利]枝型分子结构可光/热固化水性聚氨酯涂饰剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水性聚氨酯涂饰剂，具体涉及一种分子核心为枝型结构的，可进行光/热双重固化的聚氨酯涂饰剂及其制备方法。可应用于鞋面革、服装革、沙发革等领域。

技术背景

聚氨酯(polyurethane，PU)作为一种新兴的皮革涂饰材料，已经在制革整饰领域得到推广应用，并越发受到人们的重视，特别是水性聚氨酯涂饰剂。聚氨酯又称聚氨基甲酸酯，它是由二元或多元异氰酸酯与二元或多元羟基化合物作用而成的高分子化合物的总称。PU所成薄膜柔软平滑，光泽宜人，并具有耐摩擦、耐曲折、耐老化、耐热、耐寒及抗溶剂等优良性能，是皮革涂饰剂最理想的成膜物质之一。皮革涂饰用的PU可分为两种基本类型，一类是以有机溶剂为介质的系统(溶剂型PU)，另一类是以水为介质的系统(乳液型及水溶剂型PU)。溶剂型PU，由于以有机溶剂(如：乙酸乙酯、二甲基甲酰胺、四氢呋喃、环己酮、甲苯等)为分散介质，存在易燃、易爆、有毒、污染环境、成本高等缺点。水性PU是以水为介质，使用时无毒、无污染、不易燃烧、价廉，而且在性能上仍具有一般溶剂型PU所具有的高光泽、高耐磨性、高弹性、高粘结性、耐水、耐候、耐化学药品和对各种底材附着良好等性能，因此在很大的程度上取代了溶剂型PU，是一种极具潜力的“绿色材料”。

传统皮革涂饰用PU涂料，均采用热固化方式，虽然操作简单，对设备要求不高，但成膜固化速度慢，涂层较厚时可能产生流挂现象，影响产品质量，这些缺点对现代流水线生产工艺产生了一定影响。紫外光固化涂料(简称UV涂料)在汽车、建筑行业已经得到广泛应用，技术成熟，因此将其引入皮革行业是目前皮革涂料发展的趋势。20世纪60年代西德拜尔公司对不饱和聚脂树脂与安息香醚体系的紫外光固化行为进行研究，并于1968年推出了商品化产品。UV涂料具有不含挥发性有机化合物(VOC) 对环境污染小，固化速度快，节省能源、固化产物性能好、适合于高速自动化生产等优点。随着人类环保意识的增强，辐射固化取代传统热固化必将成为一种趋势。水性化光固涂料是继承和发扬了传统的光固化技术和水性涂料、水性油墨的许多优点，成为上世纪末以来世界各国光固化产业特别关注的一种新型涂料。

尽管UV固化体系有着明显优点，但也存在一些缺点。这些缺点主要包括：固化深度受到限制，在有色体系应用难度较大，阴影部分无法固化，固化对象的形状受限制等不足，这些缺点限制了光固化在一些方面的应用。

随着高分子科学的发展，特别是对高分子结构与性能的了解，近年来对树枝状支化高分子的研究和应用开发，受到广泛的重视。由于其独特的分子结构，在高分子催化剂、功能材料、涂料和粘合剂等方面有重要的应用。这种聚合物在涂料树脂应用中具有特别的意义，由于分子中可提供很多端基官能团，而且官能团可以是多样的及其特殊的分子形态，不容易发生大分子链的缠结，当分子量增加或浓度提高时，能保持较低的粘度，从而使其具有独特的流变性质、很好的成膜性以及极佳的抗化学品性、耐久性和力学性能，可应用于制作高固体分涂料、粉末涂料等。近年来，一直致力于发展和开发低能耗、高附加值的环保绿色低污染或无污染涂料，超支化聚合物在涂料上的应用吸引了涂料业的关注和研究。由于独特的分子结构，分子高度支化，分子中原子紧密堆积，使其具有特有的性能：

(1)低粘度——与相近分子量的线型的大分子比较，同样浓度下的粘度要低得多。因此，它很适合于制备高固体分涂料。并且把超支化聚合物加入线性高分子聚合物体系中，可以大大降低体系的粘度，并能改善涂料的流动性，作为流变性改进剂。

(2)高溶解性——对于相应的线性高分子聚合物，其在溶剂中的溶解度增大，可以减少溶剂的用量，降低成本，减少排放。

(3)树状的大分子结构——它决定了高分子的非结晶性和无缠绕性，使得聚合物具有优良的成膜性能；

(4)众多的端基官能团——可用于进一步改性，使其应用于制备各种性能的涂料。同时分子中的大量极性基团使漆膜具有极好的附着力。

因此，超支化聚合物无疑是很有潜力的理想的涂料树脂，现已研究过各种不同结构的超支化聚合物，大都可以应用于涂料中或通过端基改性后应用于涂料中。

但直到目前为止，发明人未见到关于枝型结构的光/热双重固化的水性聚氨酯涂饰剂的有关研究报道。

发明内容

针对聚氨酯涂饰剂已有技术的现状，本发明的目的旨在提供一种基于枝型分子结构的可光/热双重固化的新型水性聚氨酯涂饰剂及其制备方法。