[发明专利]一种阳离子型水性聚酯丙烯酸酯光固化树脂及其制备方法

说明书

本发明公开一种阳离子型水性聚酯丙烯酸酯光固化树脂，涉及高分子材料合成领域，基于基于对涂料用溶剂的大量排放和现有水性涂料的不耐水性的问题而提出的，其具有以下化学结构式：本发明还提供上述树脂的制备方法，包括以下步骤：含羟基化合物与马来酸酐反应，再与甲基丙烯酸缩水甘油酯开环氧反应，制备含有马来酸酐双键的不饱和聚酯丙烯酸酯树脂，以活性仲胺与此类树脂进行迈克尔加成反应，在聚酯丙烯酸酯聚合物链上引入叔胺结构，在通过季铵盐化反应使其离子化，获得阳离子型水性聚酯丙烯酸酯光固化树脂，本发明的有益效果在于：所制备的树脂可用于水性光固化体系或水性光交联凝胶体系，形成致密的交联网络，为固化涂层提供良好的力学性能。

技术领域

本发明涉及高分子材料合成领域，具体涉及一种阳离子型水性聚酯丙烯酸酯光固化树脂及其制备方法。

背景技术

随着环境问题的日益严重以及国家环境保护的相关法律法规的相继实施，对涂料用溶剂量的限制日益严格。从而为水性涂料的发展带来契机。水性树脂是水性涂料的重要组成部分，其结构和性能直接影响固化后涂层的性能。

光固化水性体系将光固化技术和水性涂料技术相结合。采用UV光引发树脂聚合，固化成膜，同时采用水为稀释剂，从而减少光固化固化体系中单体的用量，为改善涂层性能提供便利条件。目前的光固化水性树脂多为水乳型的树脂，即通过化学改性在光固化树脂结构中引入适当的亲水基团，使树脂具有双亲性。再以相反转法制备成水乳。此类自乳化型水性光固化树脂结构中含有适量的亲水基团，可保障乳胶粒的稳定性。树脂以乳胶粒的形式分散于水相体系中。如采用二羟甲基丙酸(DMPA)制备的水性光固化聚氨酯丙烯酸酯树脂。其分子结构中引入羧基，与三乙胺成盐中和之后可使树脂稳定分散于水相体系中，但高固含使体系稳定性降低，易发生沉降。增加树脂结构中的亲水性基团的含量，可以提高亲水性，降低乳液粒径，提高体系的稳定性。但是固化后涂层的耐水性显著降低。

发明内容

本发明所要解决的问题在于现有的水性光固化聚氨酯丙烯酸酯树脂稳定性较低，加入亲水性基团的含量后易降低固化后涂层的耐水性。

本发明是采用以下技术方案解决上述技术问题的：

一种阳离子型水性聚酯丙烯酸酯光固化树脂，其具有以下化学结构通式：

其中x＝1-4；n＝2-20；R为1-8个碳原子的烷基或烷氧基，R₁为烷氧基、烷基、苄基、杂环基中的一种，R₂为烷氧基、烷基、苄基、杂环基中的一种，R₃为乙基或丙基。

本发明还提供一种阳离子型水性聚酯丙烯酸酯光固化树脂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将含羟基化合物、马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯加入到反应体系中，加入催化剂和阻聚剂，升温反应，制备得到聚酯甲基丙烯酸酯树脂，将所制备的树脂加入到石油醚中，洗涤，然后用NaOH溶液洗涤后，旋蒸烘干备用；

(2)冰浴条件下，向步骤(1)的反应产物中滴加仲胺类化合物，边滴加边搅拌，滴加完毕后升温反应，滴加卤代烷后，继续反应；

(3)反应完毕后降温，向反应体系中加入去离子水，配制成树脂溶液。

优选的，所述含羟基化合物为含有1-8个碳原子的一元醇或多元醇。

优选的，所述含羟基化合物、马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯加入到反应体系的投料摩尔比分别为0.01-0.5：1.0：1.0。

优选的，所述一元醇为丙醇、正丁醇、异丁醇、正辛醇、新戊醇中的一种，当含羟基化合物为一元醇时，n_{(马来酸酐)}:(n_{(羟基化合物)}+n_{(甲基丙烯酸缩水甘油酯)})为1.0:1.05-1.5。