[发明专利]一种80‑95％固含量水性光固化聚氨酯丙烯酸酯及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种80-95％固含量水性光固化聚氨酯丙烯酸酯及制备方法。

背景技术

传统的溶剂型紫外光固化聚氨酯丙烯酸酯在应用中，需要加入丙烯酸酯类活性稀释剂来调节低聚物树脂的黏度，而这些活性稀释剂通常具有一定的皮肤刺激性和挥发性，经紫外光固化后，未反应完的小分子挥发到空气中会对施工人员、用户和环境都造成严重危害。随着人们环保意识的提高以及各国对挥发性有机化合物(VOC)含量的限制，开发低污染环保型的水性UV固化聚氨酯丙烯酸酯产品已经成为大家的共识。

水性紫外光(UV)固化体系结合了传统的光固化涂料和水性涂料的诸多优点，以水代替活性稀释剂调节体系的黏度和流变性能，具有不易燃、加工操作方便等优点。然而，目前报道的水性光固化树脂的固含量只有30-50％，在固含量为50％以上时，黏度急剧增加，树脂和涂膜的性能急剧降低。而且研究多集中于水分散或乳液体系，此类水性涂料由于体系中水分多，况且水的蒸发焓较高，挥发过程十分缓慢，过多的水使得必须以牺牲能源为代价来换取较快的干燥及固化速率，这无疑增大了能耗和时间。

为了获得更高固含量的水性光固化体系，国内外进行了很多研究。中国专利CN103694941A采用复合多元醇和反应活性高的氨基磺酸盐型亲水单体的方法，制备得45-55％固含量的聚氨酯胶黏剂。中国专利CN103087291A通过将一定粒径分布的水性聚氨酯预聚体直接分散于不参与反应且粒径分布不同的水性聚氨酯乳液中，即小粒径填充于大粒径间隙中，从而得到粒径分布广、粘度低的固含量在50％以上的水性聚氨酯乳液。中国专利CN102030884A引入超支化聚酯末端的部分羟基与二酸酐的酸酐基团发生单酯化反应，使NCO基团与(甲基)丙烯酸羟烷基酯单体中的羟基封端反应，最后剩余的-OH基团与-NCO基团反应，但公开合成的聚氨酯丙烯酸酯分散液固含量只有50-60％。中国专利201010522650.4通过将超支化聚合物引入UV固化水性聚氨酯分散液中，降低黏度，但固含量只有50％左右。美国专利US8821983B2采用双组分和扩链剂方法合成了至少65wt％超高固含量聚氨酯分散体，其黏度小于5000cp。日本专利JP 2010163612A采用(甲基)丙烯酸酯单体、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸等加乳化剂混合复配方法，加去离子水制备了固体含量仅为55％聚氨酯-(甲基)丙烯酸酯复合树脂分散体，溶胀率5.1％，伸长率可达350％，但强度只有6.0MPa。此外，也有文献报道了一些提高固含量的方法，如A.Guyot等(A.Guyot,F.Chu,M.Schneider,C.Graillat,T.F.McKenna.High solid content latexes[J].Prog.Polym.Sci,2002,27:1573-1615.)通过严格控制复杂的粒子大小分布(PSD)来获得55％或60％固含量的乳液，而且指出乳液的黏度对PSD相当敏感与复杂；Inês de F.A等(Inês de F.A.Mariz,JoséC.de la Cal,Jose R Leiza.Control of particle size distribution for the synthesis of small particle size high solids content latexes[J].Polymer,2010,51:4044-4052.)主要基于最佳粒径分布，采用在半连续乳液种子的方法，制备了固含量70％左右，聚合物最大粒径小于350nm的乳液；FENG Xiaoping等(FENG Xiaoping,LI Shenghua,HE Wei,Wang Lingling.Preparation of emulsion acrylate based pressure sensitive adhesive with high solid content and low viscosity[J].Chemical Research and Application,2010,22(11):1450-1454.)研究了固含量与乳液稳定性关系，且用常规种子乳液聚合法得到的固含量为65％，黏度小于400mPa·s。

发明内容

为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种80-95％固含量水性光固化聚氨酯丙烯酸酯的制备方法。

本发明的另一目的在于提供一种通过上述方法制备得到的80-95％固含量水性光固化聚氨酯丙烯酸酯。

本发明目的通过以下技术方案实现：