[发明专利]一种水性MDI改性聚酯光固化树脂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光固化聚酯树脂的制备方法，尤其涉及到一种水性MDI改性聚酯光固化树脂，属于合成树脂技术领域。

背景技术

近几年，环保型涂料包括高固体分及无溶剂涂料、水性涂料、粉末涂料和光固化涂料取得较快发展。紫外光固化具有快速反应、室温操作、低能消耗和无溶剂少污染等优点。水性光固化聚酯具有超支化分子结构，将超支化聚酯引入到UV固化体系中，可以克服线型低聚物的一些缺点，如涂膜严重收缩、稀释剂挥发、毒性大等；水性光固化涂料中具有代表性之一的水性光固化聚酯涂料，具有光泽高、附着力强、丰满度高、耐冲击性优良等特点，因此广泛用于金属和木器表面的保护和装饰。

水性超支化聚合物具有高度支化的分子结构，具有很窄的相对分子质量分布，与树枝形聚合物有类似的结构，由于大分子具有类似三维球形的紧凑结构，流体力学回转半径小，支化度很高，分子间不易缠结，因此粘度随相对分子质量的增加变化较小；而且大分子带有许多官能性端基，对整个超支化聚合物有很重要的影响，可以通过对端基改性而控制超支化聚合物的性能，如玻璃化温度和在不同溶剂中的溶解度等；因此，水性光固化超支化聚合物已成为高分子科学中的热门课题。

唐黎明等用三甲醇基丙烷和2,2一二羟甲基丙酸为原料、过量的顺丁烯二酸酐改性合成了光固化超支化聚合物；牛建婷等利用丙烯酰氯、顺丁烯二酸酐等含双键的化合物对超支化合物进行化学改性，得到端基为双键的功能型超支化合物；童身毅等通过在超支化聚合物与甲基丙烯酸缩水甘油酯反应，引入双键，得到可U V固化的涂料树脂。

王孝科等用TDI对超支化合物进行化学末端改性，制得含端丙烯酰基、羧基的光固化水性超支化聚酯，再用NaOH中和成盐，用于乳液聚合，可形成阴离子型自乳化乳液。但TDI是剧毒化学品，化学性质非常活泼，挥发性高，25℃时蒸汽压为3.3Pa，饱和蒸汽浓度为30×10^-6，具有强烈的刺激性气味和催泪作用，吸入后刺激呼吸系统，引起干咳喉痛长期吸入微量二异氰酸酯将引起头痛支气管炎，严重的会导致死亡，并对环境造成严重污染；国际癌症研究机构(IARC)进行的体外试验显示，TDI可引起人的淋巴细胞DNA损伤和染色体畸变啮齿动物细胞基因突变和姐妹染色单体交换，为可疑致癌物质。另外TDI耐老化性，不适合在室外使用。

发明内容

本发明多异氰酸酯单体采用MDI-80是指80％2,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯和20％4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯混合物，因为MDI-80在光照下只能生成单醌发色基团，而且MDI-80的毒性较低，成本低，保色性优于TDI。

为了解决上面所述的技术问题，本发明采取以下技术方案：本发明涉及一种水性MDI改性聚酯光固化树脂，按重量百分比计,其组成为：超支化聚酯1～3％、含羟基的丙烯酸单体5～15％、MDI-8010～20％、二月桂酸二丁基锡0.02～0.3％、顺酐15～30％、N,N-二甲基苯胺8～15％、氢氧化钠5～10％、去离子水60～100％；所述的超支化聚酯，按重量百分比计,其组成为：2,2一二羟甲基丙酸15～30％、三羟甲基丙烷2～5％、对甲基苯磺酸0.1～0.5％；所述的含羟基的丙烯酸单体为丙烯酸-2-羟乙酯、丙烯酸-2-羟丙酯、丙烯酸-2-羟丁酯。

本发明提出一种水性MDI改性聚酯光固化树脂的制备方法，其制备工艺，包括如下步骤：

a、在反应釜中，按配方量加入2,2一二羟甲基丙酸和三羟甲基丙烷，通入氮气保护，升温至130℃，加入配方量的催化剂对甲基苯磺酸，保温反应4h后关闭氮气，继续反应2h后，冷却到40℃，制得超支化聚酯，备用；

b、在反应釜中，按配方量加入MDI-80和催化剂二月桂酸二丁基锡，升温至30～40℃，在搅拌下滴加计量好的含羟基的丙烯酸单体，反应0.5h后开始取样检测异氰酸值，以后每0.5h取样一次，当检测异氰酸值为初始值的一半时，按配方量加入步骤a制备的超支化聚酯，并升温至50～60℃，继续反应至异氰酸值小于1％时，升温至70～80℃，当异氰酸值无法测出时，进行下步反应；

c、在b步骤反应釜中加入计量好的丁酮进行溶解，同时加入配方量的N,N-二甲基苯胺，升温到80℃，滴加50％顺酐丁酮溶液，控制滴加时间为1h；滴加完毕后，每反应1h开始取样检测体系酸值，当检测体系酸值为初始值的一半时，冷却到50℃；加入NaOH中和反应0.5h，加入去离子水(调固含量为30～40％)，减压真空抽出丁酮，搅拌过滤包装即制得一种乳白色水性MDI改性聚酯光固化树脂。