[发明专利]辐射固化聚氨酯树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于辐射固化树脂及其制备技术领域，具体涉及一种辐射固化聚氨酯树脂及其制备方法。

背景技术

聚氨酯丙烯酸酯树脂作为一种重要的辐射固化材料，其固化产品以优异的综合性能，广泛用于木器涂料、罩光清漆、印刷油墨等领域。聚氨酯丙烯酸酯树脂是采用多异氰酸酯、长链二醇和丙烯酸羟基酯制备而成。由于多异氰酸酯和长链二醇有多种结构可选择，通过分子设计来合成设定性能的低聚物树脂，因此是目前产品牌号最多的低聚物。二十一世纪的涂料发展方向之一是全面推广无污染环保型涂料。近年来，由于可辐射固化水性聚氨酯树脂因具有突出的环保性、快速固化和优异的综合性能而得到了广泛的研究和开发。目前通常采用在辐射固化聚氨酯树脂中引入羧基作为亲水基团，然后通过碱性化合物中和，从而使辐射固化聚氨酯树脂具有一定的亲水性。中国专利CN101544741A公开了在光固化聚氨酯树脂中引入羧基后，以扩链的方法再引入磺酸基，从而制备出双阴离子型的光固化水性聚氨酯树脂。然而，由水性聚氨酯树脂制备的辐射固化涂料存在着一般水性涂料体系所特有的困难和问题。首先是水的高蒸发热，使预干燥不仅消耗能量而且费时，对于铁质基材还可能引起“瞬时锈蚀”问题；其次是水的高表面张力带来一系列问题，如对基材(特别是低表面能者)和颜料的浸润性差、易引起涂布不均等；最后，水的凝固点比一般稀释剂高，在运输和储藏过程中需要加入防冻剂，水性体系容易产生霉菌，需加入防霉剂，使配方复杂化。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种含有可生物降解的聚乳酸衍生物链段的紫外光(UV)或电子束(EB)辐射固化聚氨酯丙烯酸酯树脂。

本发明的再一目的在于提供一种紫外光(UV)或电子束(EB)辐射固化聚氨酯丙烯酸酯树脂的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案。

本发明的紫外光(UV)或电子束(EB)辐射固化聚氨酯丙烯酸酯树脂具有以下结构式：

该辐射固化聚氨酯丙烯酸酯树脂的数均分子量为800～15000，外观为透明澄清液体，色度为30～80APHA；无臭、无味、无刺激性；其结构中含有碳-碳双键，可用于辐射固化。

其中，R₁为含端羟基的聚乳酸衍生物链段(I、II、III或IV)，所述的含端羟基的聚乳酸衍生物的结构式如下：

上述R₁结构式中的m和n分别代表聚合度，m和n的取值以聚乳酸衍生物的数均分子量为400～6000为限。

R₂为多异氰酸酯链段，所述的多异氰酸酯主要包括甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯或二环己基甲烷二异氰酸酯。

R₃为含不饱和双键的丙烯酸酯链段，所述的含不饱和双键的丙烯酸酯包括三羟甲基丙烷二丙烯酸酯或季戊四醇三丙烯酸酯，或R₃为丙烯酸羟酯的-(CH₂)_n-链段，所述的丙烯酸羟酯链段-(CH₂)_n中的n的取值为2、3或4。

本发明的紫外光(UV)或电子束(EB)辐射固化聚氨酯树脂的制备方法为：

将物料R₂与物料R₁以摩尔比为2∶1的比例加入到充惰性气体(如氮气)的反应器中，加入上述两种物料的总质量0.03％的作为催化剂的二月桂酸二丁基锡，在温度为75～85℃下搅拌反应1～1.5小时；降温至温度为45～50℃，加入与物料R₂等摩尔的物料R₃，搅拌反应2～4小时后，再升温至温度为90～95℃搅拌反应0.5～1小时，即得到本发明所述的树脂产物。

其中，R₁为具有以下结构式之一的含端羟基的聚乳酸衍生物：

上述R₁结构式中的m和n分别代表聚合度，m和n的取值以聚乳酸衍生物的数均分子量为400～6000为限。

R₂为多异氰酸酯，其主要包括甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯或二环己基甲烷二异氰酸酯。

R₃为含不饱和双键的丙烯酸酯包括三羟甲基丙烷二丙烯酸酯或季戊四醇三丙烯酸酯，或具有链段为-(CH₂)_n-的丙烯酸羟酯，n的取值为2、3或4。