[发明专利]具有协同水溶作用的阳离子紫外光固化树脂的制备方法

说明书

本发明提供了一种具有协同水溶性作用的阳离子紫外光固化树脂的制备方法，其包括如下步骤：合成侧链含有羟基和环氧基团的聚丙烯酸酯链段，作为主链；合成一端有‑NCO基团的聚氨酯丙烯酸酯链段，作为侧链；将上述两个链段进行反应，得到侧链同时含多个丙烯酸酯双键和环氧基团的聚氨酯丙烯酸酯改性聚丙烯酸酯树脂；将得到的树脂搅拌均匀后升温，滴加胺，反应后冷却，加入酸，再加入水，搅拌均匀。采用本发明的技术方案，得到的树脂为梳子型，具有较低的粘度和水溶性；其中接枝的聚氨酯丙烯酸酯侧链对整个树脂的水溶性有协同促进作用；多官能度使固化过程中的树脂交联度得到大大提高，有效提高固化膜的性能。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，尤其涉及一种具有协同水溶作用的阳离子紫外光固化树脂的制备方法。

背景技术

紫外光(UV)固化技术是一种环保型固化技术，液态涂层在受到紫外光照射后，发生光化学反应，从而引起聚合、交联，使液态涂层短时间变成固态薄膜。由于它具有固化速度快、环境污染少、能自动化生产、适合于用在热敏基材上等优点，在工业上有望取代传统的溶剂型涂料、胶粘剂、油墨等，在居多领域具有良好的应用前景。按光固化机理来分有自由基固化和阳离子固化两种类型。自由基光固化体系具有固化速度快(≤10s)、性能易于调节、抗潮湿、引发剂种类多等优点，但也存在不易表干、聚合体积收缩率大、附着力差、无后固化作用等问题，目前，紫外光固化涂料、胶粘剂等产品主要以自由基固化体系为主。紫外光固化体系一般由光活性树脂、单官能团或多官能团稀释性单体，光引发剂和助剂等组成。光活性树脂在固化后形成聚合物的三维网络结构，对固化膜的理化性能起决定性的作用。

相对分子质量较高的光活性树脂其粘度较大，一般来说，树脂分子质量大，固化时体积收缩率小，但分子质量大粘度高，需要更多的单体稀释，这些稀释剂虽然最终会与光活性树脂反应，但是这些低分子量的活性稀释剂有些有毒性，有些人体有刺激性，并且在一些多孔基材，如木材、水泥、纸张上使用时，稀释剂容易扩散到孔隙中而不能固化，而使被涂物长期有异味，而且添加较多的活性稀释剂会显著降低固化膜理化性能，如固化凝胶率、固化膜耐磨性等性能。要解决这个问题的最直接的方法是将树脂制备成水溶性或者水乳性树脂，这样在配制光固化体系时可以水为溶剂。

目前，较多的研究者进行光固化水性树脂的研究，早期研究的多通过外加乳化剂使低聚物达到溶于水的目的，这类树脂需要添加乳化剂等才能实现树脂的水性化，然而乳化剂的添加会对固化膜性能有较大的影响。所以目前多开发水溶性光固化树脂，在树脂结构中引入亲水性官能团来实现，这一类树脂多为线性结构，只有一个主链，性能比较单一，如环氧丙烯酸酯硬度高，但柔韧性不好；聚氨酯丙烯酸酯柔韧性、耐磨性好，但存在硬度不高等缺点，为获得综合性能良好的固化膜，必须将多种树脂的复配使用，而不同水性化树脂其水性化离子不一致，导致其复配使用比较困难，而且固化性能和理化性能均较难控制。

此外，这类水性紫外光固化树脂一般只在两端有丙烯酸酯双键，多为二官能度，官能度不高使后续紫外光固化过程中整体交联度不高，固化膜理化性能如硬度、耐磨性、耐醇性等均不高，另外其分子结构中能水性化的官能团数量有限，导致其水溶性有限，在喷涂等应用中很难用大量的水进行稀释。这些水性树脂的缺陷导致其难以满足工业上对紫外光固化涂层性能要求越来越高的需求，也导致现在水性紫外光固化树脂在工业上难以大规模使用。但是，从环保等角度来说，水性紫外光固化树脂一定是将来发展的重要方向。

发明内容

针对以上技术问题，本发明公开了一种具有协同水溶作用的阳离子紫外光固化树脂的制备方法，得到的树脂为梳子型，使树脂具有较低的粘度；具有主链和侧链结构，主链上带有多个羟基和环氧基团，利用环氧基团与胺反应，通过酸中和形成季铵盐阳离子水性化基团，从而具有水溶性；另外，接枝的聚氨酯丙烯酸酯侧链对整个树脂的水溶性有协同促进作用。

对此，本发明采用的技术方案为：

一种具有协同水溶作用的阳离子紫外光固化树脂的制备方法，其包括如下步骤：

步骤S1，合成侧链含有羟基和环氧基团的聚丙烯酸酯链段，作为主链；