[发明专利]一种可调节官能度的紫外光固化水性树脂的制备方法

说明书

本发明提供了一种可调节官能度的紫外光固化水性树脂的制备方法，其包括以下步骤：合成侧链含有羟基的聚丙烯酸酯链段；合成一端有‑NCO基团的聚氨酯丙烯酸酯链段，且该聚氨酯丙烯酸酯链段中含有能水性化的羧酸基团；将得到的侧链含有羟基的聚丙烯酸酯链段和一端有‑NCO基团的聚氨酯丙烯酸酯链段进行反应，得到能水性化的聚氨酯丙烯酸酯改性聚丙烯酸酯树脂；加入碱溶液中和，得到阴离子型紫外光固化水性树脂。采用本发明的技术方案，通过一个树脂，实现多种性能的相互平衡，而且粘度低，具有水溶性，不需要稀释剂，更加环保；得到的树脂侧链具有多官能度，在固化过程中树脂交联度得到大大提高，提高了固化膜的各项性能。

技术领域

本发明属于高分子材料领域，尤其涉及一种可调节官能度的紫外光固化水性树脂的制备方法。

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、胶黏剂、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。单官能团或多官能团稀释性单体主要用来调节体系的粘度，使之适合工业涂装需要。光引发剂用来引发UV自由基固化，用量较少，助剂则是为了赋予涂层一些特殊的性能而加入的。采用UV固化的涂料、油墨、粘合剂，其性能主要取决于配方中所用光活性树脂的性质。大多数UV固化体系都以带丙烯酸酯官能团的低聚物为基础，所用树脂类型主要是丙烯酸酯化的环氧、聚酯、聚氨酯和有机硅，它们由丙烯酸与环氧、聚酯、聚氨酯反应而得。

相对分子质量较高的光活性树脂粘度较大，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，一种方法是是开发低粘度的光活性树脂，近年来，具有三维球状结构的星型超支化聚合物成为人们研究的热点。与传统的线性聚合物不同，星型聚合物和超支化分枝聚合物具有高官能度，分子内和分子间不发生缠结等结构特点，因此，该类聚合物粘度低、溶解性好、活性高，且很容易根据不同目的对表面的官能团进行改性，且由于其特殊结构，固化膜具有很高的玻璃化转变温度，当它与其他反应性低聚物或多官能团单体共混时，可获得极为优良的相溶性。但是这种星型超支化聚合物反应过程相对较难控制，较难实现规模化工业生产过程。

另一种能较好解决这个问题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，水性光固化体系相对于传统的油性光固化体系具有以下特点：可通过加水或传统的增稠剂、流平剂来调节涂料的粘度和流变性能；降低了体系的毒性和刺激性，适应现有的各种涂布设备，且涂装设备易于清洗可以得到超薄固化膜；不含挥发性有机物，降低了涂料的易燃性，生产安全，特别对喷涂更有意义。