[发明专利]水性聚氨酯丙烯酸酯的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种涂料，具体涉及一种水性聚氨酯丙烯酸酯的制备方法，属于高分子材料技术领域。

背景技术

光固化(UV)技术是国际上七十年代以来研发的一种全新的绿色涂装技术(5E特点工业技术，即Efficient高效、Enabling适应性广、Economical经济、EnergySaving节能和EnvironmentalFriendly环境友好)，而被用于UV技术的树脂也有环保新材料之称。水性UV树脂是水性UV产品中的主要组分，是配方中的基料树脂，决定这固化后产品的基本性能。对比传统的油性UV树脂(以具有一定毒性的多官能团活性稀释剂为稀释剂调节粘度)，水性的UV树脂仅需添加适量的水即可完成调粘工作且对施工人员完全没有伤害，随着绿色环保的呼声逐渐增高，水性产品必将逐步占据市场的主导地位。

水性的UV树脂按基体树脂的种类大体可分为：聚氨酯丙烯酸酯、不饱和聚酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯和丙烯酸酯化丙烯酸树脂等四大类，其中聚氨酯丙烯酸酯(PUA)体系的基本性能可塑性非常强，可以通过调节原料种类和原料比例来实现不同的性能需求，因此，PUA是目前应用最广泛的一类。自乳化型在PUA中占有最重要的一席，究其原因主要在于自乳化型体系中无需加入外乳化剂，体系的耐水性可以通过所加入离子的种类、含量、中和剂种类和离子化程度等因素来控制，最终得到综合性能较好的产品。

现有技术中还没有同时具备较高固含量、耐水性和优越机械性能等多种突出性能的树脂。

发明内容

发明目的：本发明的目的是针对现有技术的不足，通过大量实验，提供一种环保性好，同时具备较高固含量、耐水性和优越机械性能等多种突出性能的水性聚氨酯丙烯酸酯的制备方法。

技术方案，为实现以上目的，本发明采用的技术方案是：

一种水性聚氨酯丙烯酸酯的制备方法，它包括以下步骤：

(1)在氮气保护和机械搅拌下，将二异氰酸酯置于装有恒压滴液漏斗和温度计的四口烧瓶中，在40～70℃温度范围内分批加入含两个羟基的羧酸，升温至60～80℃反应1～3h，得到端异氰酸根的聚氨酯预聚物；

(2)降温至40～60℃，滴加分子量为1000g/mol的三官能度多元醇预聚物，滴加时间0.5～1.5h，然后缓慢升温至60～80℃，继续保温1～3h，得到端异氰酸根聚氨酯预聚物；

(3)然后降温至40～60℃，加入阻聚剂，然后滴加季戊四醇三丙烯酸酯，滴加时间1～2h，缓慢升温至70～90℃，继续保温1～3h，得到丙烯酸酯封端的聚氨酯丙烯酸酯预聚体；

(4)降温至50℃以下，将叔胺的水溶液缓慢加入到反应体系中，搅拌1～2h，得到多官能度光固化水性聚氨酯丙烯酸酯。控制羧基的离子化程度为40～80％，固含量可达45％左右。

作为优选方案，以上所述的水性聚氨酯丙烯酸酯的制备方法，步骤(1)中，二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯其中之一或它们的任意组合。

作为优选方案，以上所述的水性聚氨酯丙烯酸酯的制备方法，步骤(1)中，含两个羟基的羧酸为二羟甲基丙酸、酒石酸其中之一或它们的任意组合。

作为优选方案，以上所述的水性聚氨酯丙烯酸酯的制备方法，步骤(2)中，三官能度的多元醇预聚物为聚己内酯多元醇、聚酯多元醇、聚醚多元醇中之一或它们的任意组合。

作为优选方案，以上所述的水性聚氨酯丙烯酸酯的制备方法，步骤((3)中，阻聚剂为对羟基苯甲醚、对苯二酚、酚哌嗪中之一或它们的任意组合。

作为优选方案，以上所述的水性聚氨酯丙烯酸酯的制备方法，步骤((4)中，叔胺为三乙醇胺、三乙胺其中之一或它们的任意组合。

作为优选方案，以上所述的水性聚氨酯丙烯酸酯的制备方法，二异氰酸酯的质量份数为15～50份、含两个羟基的羧酸的质量份数为5～15、三官能度的多元醇预聚物的质量份数为25～60、阻聚剂的质量份数为1～5、季戊四醇三丙烯酸酯的质量份数为15～35、叔胺的质量份数为1～10。

通过对以上优选方案中原料组成和用量、各步合成工艺的反应温度和反应时间进行一系列筛选实验，结果证明当原料具体组成和用量、合成工艺反应温度和反应时间达到实施例2中所述水平产物性能达到最佳。

有益效果：本发明和现有技术相比具有以下优点：