[发明专利]一种水性脂环族异氰酸酯改性聚酯光固化树脂的制备方法

说明书

本发明涉及一种水性脂环族异氰酸酯改性聚酯光固化树脂的制备方法，其组成为：超支化聚酯1～3％、含羟基的丙烯酸单体5～12％、脂环族异氰酸酯单体10～18％、二月桂酸二丁基锡0.02～0.3％、顺酐10～20％、N,N‑二甲基苯胺4～10％、氢氧化钠3～5％、去离子水40～65％；超支化聚酯由DMPA和TMP在催化剂作用下合成；本发明制得的水性脂环族异氰酸酯改性聚酯光固化树脂，贮存稳定性好；在光引发剂的作用下涂膜具有优异的耐水性、硬度、耐老化性、耐化品性和耐污染性，同时还具有光泽度高、耐磨性好、附着力强、丰满度高、耐冲击性优良等特点，广泛用于木器、金属、锌合金、铝合金、镁合金、塑料等制品的表面辐射涂装与保护。

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脂环族异氰酸酯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

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HDI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5～12％、脂环族异氰酸酯单体10～18％、二月桂酸二丁基锡0.02～0.3％、顺酐10～20％、N,N-二甲基苯胺4～10％、氢氧化钠3～5％、去离子水40～65％；所述的超支化聚酯，按重量百分比计,其组成为：2,2-二羟甲基丙酸8～25％、三羟甲基丙烷1～3％、对甲基苯磺酸0.1～0.5％；脂环族异氰酸酯单体为IPDI、HMDI、H₆MDI中的一种；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、甲基丙烯酸-2-羟乙酯、甲基丙烯酸-2-羟丙酯、甲基丙烯酸-2-羟丁酯的至少一种。

本发明提出一种水性脂环族异氰酸酯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：