[发明专利]一种紫外光固化的水性聚氨酯改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的水性聚氨酯改性环氧衣康酸树脂及其制备方法。

背景技术

紫外光固化技术是上个世纪60年代末由德国拜耳公司开发的一种新型固化技术。具有丙烯酰氧基的树脂在受到紫外光照射后，发生光化学反应，使涂层快速聚合、交联，从而达到涂层的固化。近几年来，环境问题日益突出，为满足全球性的环境保护的要求，必须限制涂料中VOC的排放，这使得紫外光固化技术的研究开发和应用发展较快。紫外光固化水性涂料以水为溶剂，无VOC排放，安全环保，是一种新型“绿色涂料”，是未来涂料发展的重要方向。

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，但本身不具有光敏性和水溶性。现有工艺合成的水性UV树脂具有固化膜硬度高、光泽度高、固化速率快、工艺简单等优势，然而仍存在固化膜脆性高、柔韧性差等缺陷，严重限制了水性UV环氧衣康酸树脂的应用领域。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发通过聚氨酯对衣康酸和环氧树脂生成的产物进行改性，得到柔韧性良好的UV水性聚氨酯改性环氧衣康酸涂料，具有重要的经济和社会意义。

本发明的目的在于提供一种紫外光固化的水性聚氨酯改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：

一种水性聚氨酯改性环氧衣康酸树脂的制备方法，包括以下步骤：

1)环氧衣康酸树脂的合成：将衣康酸、环氧树脂、助溶剂、阻聚剂和催化剂a混匀，升温至90～110℃，直到酸值不再变化，停止反应，制得产物A；

2)-NCO封端聚氨酯半加成物的合成：按照基团-NCO和-OH的摩尔比为(1.9～2.5)：1的比例加入聚二元醇和多异氰酸酯，搅拌均匀，测量初始-NCO含量，然后加入催化剂b，升温至60～75℃并搅拌，直至-NCO含量变为初始的0.4～0.6倍时，停止反应，制得产物B；

3)将产物A降温至40～60℃后，将产物B加入到产物A中，混匀，当-NCO反应完全时，加碱中和，即得到紫外光固化的水性聚氨酯改性环氧衣康酸树脂。

进一步的，所述衣康酸和环氧树脂的用量为使衣康酸中羧基和环氧树脂中环氧基的摩尔比为(1.5～1.8)：1。

进一步的，所述环氧树脂选自双酚A型环氧树脂E51、E44中的至少一种。

进一步的，所述助溶剂用量为环氧树脂和衣康酸总质量的5％～20％；所述助溶剂选自丙烯酸酯单体、甲基丙烯酸酯单体中的至少一种。

进一步的，所述阻聚剂用量为环氧树脂、助溶剂和衣康酸总质量的0.05％～0.2％；所述阻聚剂选自对羟基苯甲醚、对苯二酚、对苯醌、2,6-二硝基-2-仲丁基苯酚、对叔丁基邻苯二酚、2-6-二叔丁基对乙基苯酚或2，6-二叔丁基对甲酚中的至少一种。

进一步的，所述催化剂a选自路易斯碱类、季胺盐类、季磷盐类中的至少一种。

进一步的，所述聚二元醇为分子量为400～2000的聚醚二元醇、聚酯二元醇中的至少一种。

进一步的，所述多异氰酸酯为二异氰酸酯。

进一步的，所述中和剂选自三乙胺、三乙醇胺、2-(二甲氨基)乙基丙烯酸酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯中的至少一种。

进一步的，所述催化剂b为有机酸锡盐。

本发明的有益效果是：

1)本发明针对水性UV环氧衣康酸树脂固化膜脆性差、柔韧性差等缺陷，利用-NCO封端的聚氨酯与环氧衣康酸树脂中的-OH反应，从而对环氧衣康酸树脂进行改性增加其固化膜柔韧性，合成了综合性能较好的水性UV聚氨酯改性环氧衣康酸树脂。

2)本发明采用衣康酸和环氧基团进行开环酯化反应，通过控制衣康酸羧基与环氧基的摩尔比，来控制树脂中羧基的含量，从而调节树脂的耐水性。

3)本发明所得树脂具有良好的柔韧性，绿色环保，稳定性好，成膜性能好等优点，可以广泛的应用于环保涂料中。

附图说明

图1为环氧树脂E51(A曲线)、环氧衣康酸树脂(B曲线)和聚氨酯改性环氧衣康酸树脂(C曲线)的红外光谱图。

具体实施方式

一种UV固化水性聚氨酯改性环氧衣康酸树脂的制备方法，包括以下步骤：

1)环氧衣康酸树脂的合成：将衣康酸、环氧树脂、助溶剂、阻聚剂和催化剂a混匀，升温至80～120℃，并搅拌测酸值，直到酸值不再变化，停止反应，制得产物A；