[发明专利]一种磺酸盐型光固化水性聚氨酯的制备方法

说明书

本发明公开了一种磺酸盐型光固化水性聚氨酯的制备方法，其特征在于将二元酸、催化剂、阻聚剂加入反应器，升温至120℃，滴加甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA），120℃保温反应至理论酸值终点，合成含不饱和双键的光敏大单体；将光敏大单体、聚酯二元醇、亲水单体、小分子多元醇、磺酸盐单体加入反应器内脱水1h；降温至50‑70℃，加入丙酮、催化剂，将二异氰酸酯缓慢滴加入反应器中，保温反应，达到理论终点停止反应；降温至50℃中和30‑40min；以丙酮调节粘度后，50℃加入去离子水、扩链剂反应30‑40min；60‑70℃减压脱除丙酮，得到无色透明或半透明状泛蓝光的磺酸盐型光固化水性聚氨酯。

技术领域

本发明属于涂料和胶粘剂技术领域，具体涉及一种磺酸盐型光固化水性聚氨酯的制备方法。

背景技术

光固化涂料是20世纪60年代末由德国拜耳公司开发的一种环保型节能涂料。我国从20世纪80年代开始进入光固化涂料领域。随着人们环保意识的增加，光固化涂料品种性能不断增强，应用领域不断拓展，产量快速增大。水性光固化聚氨酯体系兼有光固化树脂和水性聚氨酯的优点，固化速度快，硬度高、光泽高，耐水/耐溶剂性好。可广泛应用于金属防腐、皮革涂饰剂、木器漆和纤维表面处理剂等领域。

传统的光固化涂料主要由三部分组成：光引发剂、活性稀释剂、反应性低聚物。其中活性稀释剂具有稀释作用，调节主体反应性低聚物的粘度，参与光固化反应，起到交联增加分子量的作用，由于活性稀释剂大部分具有毒性和刺激性，易对人体及环境造成伤害，因此，水性光固化体系应运而生。不仅解决了活性稀释剂的弊端，更开拓了光固化涂料市场。水性光固化聚氨酯体系不仅粘度低，且由于是用水分散，形成乳液，省去了大量的溶剂使用，所以更加环保，成本更加低廉。

目前的紫外光固化水性聚氨酯的合成一共有三种路线；第一种是在聚氨酯的主链中引入可光固化的双键基团，这种做法的热稳定性、力学性能，耐水性、耐溶剂性都随着双键含量的增大而提高；第二种是通过含可光固化双键基团的单体对聚氨酯主链进行封端，这种方法合成的水性聚氨酯乳液综合力学性能较好。第三种方法是在聚氨酯的侧链上接入可光固化的双键基团，获得稳定性好，综合性能优良的可紫外光固化乳液，并且性能随着双键含量的增大而提高。

但是这些光固化水性聚氨酯乳液，工艺复杂，成本高，溶剂用量大，操作难度高，且固含量较低，不符合绿色化学发展要求。

现有技术中还有一类含磺酸盐单体的光固化亲水涂料，如CN201110181992.9《一种光固化亲水涂料及其制备方法》，该涂料组分及质量百分比为：磺酸盐单体10～30%，光固化乳液30～70%，多官能活性稀释剂8～30%，光引发剂0.5～5%，助剂0.1～2%，溶剂余量，磺酸盐单体为同时含有磺酸盐基团和双键的可聚合单体。本发明回避了磺酸盐单体与光固化油性涂料体系相容性差这一难题，将亲水性强的磺酸盐单体加入光固化乳液中，提供了一种磺酸盐单体溶解性好的水性光固化涂料。

因此，开发出一种高固含，低粘度，紫外光固化后高硬度，易储存、易施工且性能良好的光固化水性聚氨酯势在必行。

发明内容

本发明旨在提供一种性能优良的磺酸盐型光固化水性聚氨酯的制备方法，该方法制备的树脂具有良好的耐溶剂性、耐水性和储存稳定性，光泽好、硬度高，并且粘度较低，固含量高，使用方便。

为了达到上述目的采用的技术方案如下：

一种磺酸盐型光固化水性聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：

（一）合成光敏大单体

将二元酸、第一催化剂、阻聚剂加入反应器，升温至120±5℃，滴加甲基丙烯酸缩水甘油酯、保温反应至理论酸值终点，合成光敏大单体；

其中，甲基丙烯酸缩水甘油酯与二元酸的摩尔比2：1；第一催化剂按总体系重量的0.6-1.2%，阻聚剂按总体系重量的0.6-1.2%；