[发明专利]一种环氧改性的聚氨酯和紫外光固化涂料及其制备方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种环氧改性的聚氨酯和涂料及其制备方法，尤其是用于紫外光固化涂料的环氧改性的聚氨酯和该紫外光固化涂料及其制备方法。

【背景技术】

紫外光固化涂料(UV涂料)是1968年由德国拜耳公司开发的一种环保型节能涂料，主要由预聚物、单体、光引发剂和助剂组成，具有无或低挥发性有机组分(VOC)排放、节约能源、固化速度快、性能优异、适用于热敏感材料等特点，被广泛应用于木材、塑料、光纤、纸张等材料领域。随着现代科技的高速发展，为满足全球性的环境保护的要求，要限制涂料中的挥发性有机组分的排放，使UV固化涂料的研发和应用出现了良好的势头。并且，由紫外光固化涂料所制得的涂层丰满、光亮，涂层力学性能好，耐化学品性优良，从20世纪70年代至今，UV技术得到了突飞猛进的发展，市场份额迅速增加，世界上一些发达国家和地区，发展尤其迅猛，有可能成为21世纪的主导绿色涂料产品之一。

但是现有的光固化涂料，因为快速的光固化性能，涂料在很短的时间之内固化，涂层内部会存在较大的收缩应力，导致涂层力学性能，尤其是附着力显著下降。

为了克服上述问题，现有技术中通过如下两方面进行改进：一是降低固化时的紫外光强度，主要可以通过调节光源距离、使用滤光片或使用低强度的紫外光源来实现；二是降低光固化树脂的引发速度，主要可通过减少光引发剂的含量来实现。

但是，以上两种方法改善涂层性能的效果并不理想，并且工艺条件不易控制。

【发明内容】

为了克服现有技术中紫外光固化涂料固化后涂层力学性能差的问题，本发明提供了一种环氧改性的聚氨酯和紫外光固化涂料，由该紫外光固化涂料固化形成的涂层力学性能，尤其是附着力和韧性好。

本发明公开的环氧改性的聚氨酯，含有如下式1或式2所示的结构：

式1：

其中，n为1-10的整数；

R₁含有如下结构式：

其中，Z₁选自氢、甲基、乙基、卤素中的一种，i为1-6的整数；

R₂选自

中的一种或几种；

式2：

其中，R₀为烷基，m为1-10的整数；

R₄含有如下结构式：

其中，Z₂选自氢、甲基、乙基、卤素中的一种，r为1-6的整数；

R₃选自

中的一种或几种。

本发明提供的紫外光固化涂料，包括主体树脂、光引发剂、稀释剂，所述主体树脂含有环氧改性的聚氨酯，所述光引发剂为阳离子型光引发剂。

本发明还公开了该紫外光固化涂料的制备方法，包括将含有环氧改性的聚氨酯的主体树脂、阳离子型光引发剂、稀释剂混合即可。

本发明公开的紫外光固化涂料在常规的条件下固化后，得到的涂层力学性能好，与基材结合力强。当基材出现形变时，涂层也不会产生脱落等问题。

【具体实施方式】

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下对本发明进行进一步详细说明。

本发明公开的环氧改性的聚氨酯可以通过羟基封端的聚氨酯树脂在碱性催化剂的催化作用下和环氧氯丙烷反应，即可得到环氧改性的聚氨酯。选择二元醇：异氰酸酯的摩尔比在1.1-1.5，在催化剂的催化作用下反应生成羟基封端的聚氨酯树脂。然后，在体系中加入环氧氯丙烷，碱性催化剂催化作用，得到环氧改性的聚氨酯。如果是脂环族封端的改性聚氨酯树脂，一般选择的异氰酸酯：二元醇的摩尔比在1.1-1.5，在催化剂的催化作用下反应，反应的后期加入一定量的醇类改性环烷烯类(例如，环己烯-3-甲醇)，反应一定时间，再加入过氧乙酸催化反应，得到环氧改性的聚氨酯。

优选情况下，上述环氧氯丙烷改性的聚氨酯具有式1表示的结构：

式1：

其中，n为1-10的整数；

R₁含有如下结构式：

其中，Z₁选自氢、甲基、乙基、卤素中的一种，i为1-6的整数；

R₂选自

中的一种或几种。

上述脂环族环氧改性的聚氨酯具有式2表示的结构：

式2：

其中，R₀为烷基，m为1-10的整数；