[发明专利]一种紫外光固化水性环氧衣康酸树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种紫外光固化水性环氧衣康酸树脂及其制备方法。

背景技术

涂料在当代化学工业中的地位日益重要，国外许多经济学家认为涂料工业的发展情况是一个国家工业发展水平的重要衡量尺度和标准。随着人们对环境问题的重视，涂料工业正面临着巨大的挑战。传统溶剂型涂料将逐渐退出市场，而相应的具有一定环保优势的UV固化涂料和水性涂料在市场中的份额将不断增大。

UV固化涂料体系中只含有5%～10%的有机溶剂，与传统溶剂型涂料相比，对人体健康的危害及对环境的污染更小。UV固化涂料具有固化速率快、生产效率高、节能、适合流水线生产等优势，已广泛应用于化工、电子、轻工、机械和通讯等领域。随着UV技术的迅速发展，人们逐渐发现UV固化涂料的一些弊端，UV固化涂料所用低聚物一般粘度较大，需要加入小分子活性稀释单体降低体系粘度。大多数活性稀释单体含有有机溶剂，同时有一定的毒性和刺激性，对人体健康和环境有一定的危害。UV固化涂料中使用的光引发剂不能参与固化，会残留在固化膜中，影响固化膜的性能，某些光引发剂的分解产物会有一定的毒性，存在安全隐患，所以美国药物管理局（FDA）尚没有认可一项UV固化涂料产品。

紫外光固化水性涂料结合传统UV固化涂料技术和水性涂料技术，用水代替活性稀释单体，具有节能环保、安全性好、施工方便等优势，已成为绿色涂料发展的主要方向之一。

环氧树脂是UV固化水性涂料的主要原料，价格便宜，来源广泛，但其本身不具有光敏性和水溶性。大部分研究者通过环氧树脂的环氧基与丙烯酸类单体的羧基进行开环接枝反应，来引入光敏基团（C=C），合成环氧丙烯酸酯，然后再利用酸酐与环氧丙烯酸酯的反应引入水溶性基团（-COOH），最后经有机碱中和，合成水性UV固化环氧丙烯酸树脂。该工艺合成的水性UV固化树脂具有固化膜硬度高、光泽度高、固化速率快等优势，然而也存在一些缺陷：第一，马来酸酐熔点较低，在树脂合成过程中易升华，导致原料浪费；第二，合成工艺复杂、反应后期，体系粘度较大，易凝胶，反应不易控制；第三，该工艺下合成的水性UV固化树脂存在粘度大、固化膜脆性高、柔韧性差等缺陷，严重限制了水性UV环氧丙烯酸树脂的工业应用。因此，开发绿色环保、性能优异的水性UV环氧树脂具有十分重要的经济和社会意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种紫外光固化水性环氧衣康酸树脂及其制备方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种紫外光固化水性环氧衣康酸树脂，由以下重量百分含量的原料制备而成：

环氧树脂：12～30%；

环氧稀释剂：6～25%；

衣康酸：17～26%；

催化剂：0.2～1.3%；

阻聚剂：0.02～0.13%；

助溶剂：2～11%；

中和剂：13～24%；

其余为水，总重量百分含量满足100%。

另外，一种紫外光固化水性环氧衣康酸树脂，由以下重量百分含量的原料制备而成：

环氧树脂：16～27%；

环氧稀释剂：9～22%；

衣康酸：19～24%；

催化剂：0.3～1.0%；

阻聚剂：0.03～0.11%；

助溶剂：3～9%；

中和剂：15～21%；

其余为水，总重量百分含量满足100%。

所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂或羟甲基双酚A型环氧树脂中的至少一种。

所述环氧稀释剂为含柔性链段的缩水甘油醚或缩水甘油酯中的至少一种。

所述催化剂为脂肪族胺类催化剂、芳香族胺类催化剂、醇类化合物催化剂、碱金属氢氧化物、碱金属碳酸盐、碱金属碳酸氢盐或碱金属醇盐中的至少一种。

所述阻聚剂为酚类阻聚剂或醌类阻聚剂中的至少一种。

所述助溶剂为酯类助溶剂中的至少一种。

所述中和剂为含有丙烯酰氧基团的有机胺类中的至少一种。

一种紫外光固化水性环氧衣康酸树脂的制备方法，包括以下步骤：

1)将衣康酸、助溶剂、催化剂及阻聚剂装入反应釜中，通入保护气体，搅拌均匀，升温至70～90℃；

2)缓慢滴加预先混合均匀的环氧树脂和环氧稀释剂，滴加完毕后，升温至95～120℃，保温反应，至反应完全；

3)降温至40～60℃，然后加入中和剂保温搅拌，控制pH值为6～7，加水，搅拌均匀，控制固含量在75%～90%之间。

本发明的有益效果是：