[发明专利]一种水性双组份光固化聚氨酯树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水性双组份光固化聚氨酯树脂及其制备方法。

背景技术

光固化技术是一种高效、环保、节能、优质的材料表面处理技术，被誉为面向21世纪绿色工业的新技术。最常见光固化产品为涂料、胶黏剂和油墨，而在光固化产品的各组分中，低聚物是光固化产品的主体，它的性能基本上决 定了固化材料的主要性能。水性光固化聚氨酯树脂是一种在传统光固化技术基础上，利用水作分散介质的环保型树脂，由于其具有良好的的综合性能和突出的环保性而被广泛应用于涂料、胶黏剂及油墨等领域。

关于水性光固化聚氨酯树脂的制备方法有很多报道，中国专利200410063171.5（申请号）提出应用于柔软触觉涂层的水性光固化聚氨酯树脂的制备方法，该方法在其主链中提高了软段（聚醚多元醇、亲水性单羟基聚醚及聚酯多元醇等）的含量。2007年广东天银化工实业有限公司申请(专利号：CN200710030926.5)了一种水性光固化聚氨酯树脂的制备方法，该树脂中引入了自制的不饱和聚酯和自制的光活性单体使其双键密度增大，应用于涂料中能够提高固化速率、增加交联密度。中国工程物理研究院化工材料研究所也于2008年申请(申请号： 200810045778.9)了一种水性光固化聚氨酯树脂的制备方法，通过高官能度的多元醇单体的引入，最终得到具有高双键密度的水性聚氨酯树脂。

上述现有技术主要是基于不同性能的要求，而对水性光固化聚氨酯树脂的软硬链段及双键密度进行不断改进，所制备的树脂都是单组份，因此需要制备一系列的树脂以满足不同性能的要求，其制备过程繁琐，生产成本高。而且目前水性光固化聚氨酯树脂的主要制备方法（具体工艺流程如图1）是通过引入二羟甲基丙酸 (DMPA)使得主链获得亲水性基团，但在制备过程中需要加入大量丙酮以溶解DMPA，该方法不仅提高了生产成本，而且为生产过程中带来了安全隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种软硬链段比及可光固化基团密度均可按照不同的性能要求调节的，水性光固化聚氨酯树脂。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种水性双组份光固化聚氨酯树脂，按质量份数计，其组成为：

A组份：

亲水性多异氰酸酯                        10~60份；

B组份：

分子量为400~3000二元醇                  5~40份；

含光敏基团的水性超支化树脂               10~50份。

所述A组分：亲水性多异氰酸酯，为经过亲水改性的六亚甲基二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯或经过亲水改性的两者的混合物。

所述的分子量为400~3000二元醇为聚醚二醇或聚酯二醇或二者的混合物。

所述含光敏基团的水性超支化树脂，由下述制备方法制得：

1）多元醇与二羟甲基丙酸，按质量的比为1:1~30，在惰性气体保护下，以对甲苯磺酸作为催化剂，对甲苯磺酸用量占多元醇和二羟甲基丙酸两者质量总和的0.1%~1%，在110℃~170℃进行酯化反应，酯化反应1~6h后，停止通惰性气体，抽真空400Pa~1200Pa， 保持此真空度再继续反应1~4h，得端羟基超支化聚合物；

所述多元醇，选自下述物质中的一种或几种：三羟甲基丙烷，季戊四醇，丙三醇；

2） 将步骤1）所得聚合物温度调整至90℃~140℃，加入经溶剂溶解的不含苯环的酸酐，在90℃~140℃下反应至酸值不再变化，即得端羧基超支化聚合物；

所述溶解酸酐所用的溶剂，选自下述物质中的一种或几种：丙酮、环己酮、丁酮、二甲亚砜、醋酸丁酯、醋酸乙酯及不含羟基的醇醚类溶剂；

其中，酸酐的用量为聚合物的10Wt.%~90Wt.% （Wt.%为质量百分含量），溶剂用量为酸酐质量的30 Wt.%~90 Wt.%；

3）将步骤2）所得聚合物温度调整至100℃~150℃，加入甲基丙烯酸缩水甘油酯，甲基丙烯酸缩水甘油酯用量为端羧基超支化聚合物质量的5Wt.%~60 Wt.%，在100℃~150℃下反应至环氧峰消失为止，脱去溶剂，冷却至30℃~60℃，加入碱性中和剂，调节其pH为8~9，再反应0.5~1h，混合均匀后加入去离子水，调整固含量为20Wt.%~60Wt.%，混合均匀即得含光敏基团的水性超支化树脂；

所述的碱性中和剂，选自下述物质中一种或几种： 乙胺、N,N-二甲基乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、氨水。