[发明专利]紫外光固化聚酯丙烯酸酯预聚物的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及紫外光固化涂料制备最重要的原料之一-紫外光固化聚酯丙烯酸酯预聚物的制备方法，属于化工材料技术领域。

背景技术

紫外光固化(UV固化)，是指在紫外光作用下，体系中的光敏物质发生化学反应产生活性碎片，引发体系中活性单体或低聚物的聚合、交联，从而使体系由液态涂层瞬间变成固态涂层。自1967年德国拜尔公司研制出第一代UV固化涂料以来，UV固化技术在世界范围内得到飞速发展，并迅速在电子、印刷、建筑、装饰、医药、机械、化工及汽车等行业推广应用。紫外光固化材料自70年代在国外商品化以来，一直保持8％～10％的高速增长。

UV固化材料属于国家产业政策鼓励发展的新材料范畴，具有传统材料无可比拟的优点，符合“绿色环保”理念，适合大范围推广，进行规模化生产。如UV固化油墨不仅具有墨膜坚韧性高度、抗污、抗磨损和抗溶剂性等优点，而且具有UV良好的触变性，在一定条件下可以进行冰花、折光、磨砂、皱纹等效果的处理，从而可进行高网线数的高精度印刷和特殊印刷；另外每分钟数十至上百米的高固化运行速度，满足了现代化大工业的生产要求；更为可贵的是固化油墨还具有100％的高固体含量、节约能源、安全、在生产和固化时无有机挥发物产生等品质，顺应了当今社会环保和节能要求，是理想的绿色环保油墨。总之，UV油墨符合“5E”(Energy saving，Ecology，Economics，Ease of application，Excellencefinish)原则，具有很好的应用和发展前景。

预聚物又称低聚物或齐聚物，是指含有不饱和官能团的低分子聚合物，是UV油墨中最重要的组分，其性能对固化过程和固化膜的性质起决定作用。从结构上看，低聚物都为含有C＝C不饱和双键的低分子树脂，平均分子量约在几百到几千之间，大都为丙烯酸酯类树脂。在UV固化油墨中最常用的齐聚物有环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯以及碱溶性丙烯酸树脂等。聚酯丙烯酸酯作为UV油墨配方中经常使用的一类主体树脂(产品超支化紫外光固化聚酯丙烯酸酯齐聚物是主要用于高档印刷行业如烟酒包装的胶印油墨和调金油以及上光油的光固化油墨重要原料之一)，除提供较好的韧性，拉伸强度等物理机械性能外，还能改善基料对颜料的润湿果，增强颜料体系对塑料、金属印面的黏附力。美国Sartomer的CN2000系列聚酯丙烯酸酯就是主要针对UV固化油墨开发的。它们具有合适的亲油-亲水平衡，适用于UV平印油墨的调制。黏度较低的聚酯丙烯酸酯还可替代部分活性稀释剂，增加油墨的流动性能。然而，国内对此类树脂的施工应用主要依赖于进口，进口价格一般为每千克200～400元不等，偏高的价格和关键技术的垄断严重阻碍了UV固化技术在我国的大面积推广。

对于UV固化树脂而言，其粘度对涂料的性能、流平时间及成本等有很大的影响。通常树脂的粘度随着齐聚体分子量的增加而增大，因此传统的UV固化树脂往往需要加入大量的活性稀释单体来控制粘度，以获得可以实际应用的配方。这样不仅对固化膜的性能有很大的影响，而且亦增加了涂料产品的成本。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种紫外光固化涂料的主要原料-紫外光固化聚酯丙烯酸酯预聚物的制备方法，含有本方法制备的聚酯丙烯酸酯预聚物的紫外光固化涂料具有性能优良且经济性好的特点，本方法得到的聚酯丙烯酸酯预聚物完全可以代替进口产品。

本发明的技术方案是这样实现的：

紫外光固化聚酯丙烯酸酯预聚物的制备方法，它包括以下步骤：

(1)备料-按以下组分和摩尔比备料：已二酸∶1，4-丁二醇∶季戊四醇∶二羟甲基丙酸∶丙烯酸＝0.9～1.1∶0.4～0.6∶0.4～0.65∶0.7～0.8∶0.6～2.0，催化剂对甲苯磺酸为已二酸、1，4-丁二醇、季戊四醇和二羟甲基丙酸四种组分总质量的0.01～0.5％，阻聚剂对苯二酚为总反应物总质量的0.0001～0.1％；

(2)合成多羟基聚酯：将备好的己二酸、1，4-丁二醇、季戊四醇、二羟甲基丙酸和催化剂加入反应容器，在氮气保护条件下加热，边加热边搅拌使加入的各组分充分溶解；升温至125～140℃时回流反应，回流时间1～3h，然后分水；

(3)多羟基聚酯酯化：待反应容器降温至100～110℃左右时，加入阻聚剂对苯二酚和丙烯酸，然后升温，升温至130～145℃时回流，回流时间1～3h，再分水，直至无水馏出，冷却出料即得紫外光固化聚酯丙烯酸酯预聚物。