[发明专利]一种具有含硅链段的高水溶性紫外光固化水性树脂及其制备方法

权利要求书

1.一种具有含硅链段的高水溶性紫外光固化水性树脂的制备方法，包括如下步骤：

(1)丙烯酸与环氧酯化的合成：反应容器中加入环氧树脂，70～120℃油浴；然后加入质量分数0.1～1.0％的催化剂和质量分数0.1～0.8％的对羟基苯甲醚；再加入丙烯酸，所述丙烯酸的加入量满足环氧基团与丙烯酸的摩尔比为1：1；通过碱滴定至体系的酸值≤3mgKOH/g，得到环氧丙烯酸酯链段I，所述的环氧丙烯酸酯链段中含有不少于两个的丙烯酸酯双键；

(2)含硅聚氨酯丙烯酸酯链段的合成：反应容器中加入二异氰酸酯，加热至50～90℃；将羟基硅油加入二异氰酸酯中，所述的羟基硅油加入量满足二异氰酸酯与羟基的摩尔比为1：1；所述的羟基硅油添加有占总质量0.1～0.8％的二丁基二月桂酸锡；在反应体系中加入羟基丙烯酸酯，所述的羟基丙烯酸酯的加入量满足羟基丙烯酸酯与二异氰酸酯的摩尔比为0.5～0.55：1，所述的羟基丙烯酸酯添加有质量分数0.1～0.8％的对羟基苯甲醚；将反应体系升温至70～110℃，反应2～4h，得到一端有—NCO基团的含硅聚氨酯丙烯酸酯链段II；

(3)含硅聚氨酯丙烯酸酯改性环氧丙烯酸酯树脂的合成：反应容器中加入步骤(1)合成的环氧丙烯酸酯链段I以及步骤(2)合成的含硅聚氨酯丙烯酸酯链段II，所述环氧丙烯酸酯链段I和聚氨酯丙烯酸酯链段II的加入量满足丙烯酸环氧树脂与－NCO基团摩尔比为1：0.5～1,接枝改性率在50～100％；70～110℃下反应3～5h，得到含硅聚氨酯丙烯酸酯改性环氧丙烯酸酯树脂III；

(4)能水性化的聚氨酯侧链的合成：反应容器中加入二异氰酸酯、溶剂，加热至50～90℃；将二羟基羧酸逐步加入二异氰酸酯中，所述的二羟基羧酸加入量满足二异氰酸酯与二羟基羧酸的摩尔比为2：1；所述的二羟基羧酸添加有占总质量0.1～0.8％的二丁基二月桂酸锡；反应1～5h后，得到能水性化的聚氨酯链段IV，该链段中含有能同时水性化的羧基和异氰酸酯基团；

(5)能水性化的聚氨酯侧链接枝改性环氧丙烯酸酯树脂的合成：将第3步合成的含硅聚氨酯丙烯酸酯改性环氧丙烯酸酯树脂III缓慢加入第4步合成的能水性化的聚氨酯侧链IV体系中，所述的含硅聚氨酯丙烯酸酯改性环氧丙烯酸酯树脂III加入量满足其主链树脂与能水性化的聚氨酯侧链IV的摩尔比为1：1；加热至50～85℃，反应1～5h后，得到接枝改性树脂V；

(6)高水溶性紫外光固化水性树脂的制备：将第5步合成的改性树脂V缓慢加入到1倍体积以上的浓碱溶液中，边加边搅拌，加完后静置24h以上，即可获得高水溶性紫外光固化水性树脂。

2.如权利要求1所述的具有含硅链段的高水溶性紫外光固化水性树脂的制备方法，其特征是：步骤(1)所述的环氧树脂为双酚A环氧树脂、酚醛环氧树脂、双酚F环氧树脂、四溴双酚A环氧树脂、二环氧化聚氧化丙烯树脂、萘系环氧树脂、脂肪族环氧树脂和脂环族环氧树脂中的一种。

3.如权利要求1所述的具有含硅链段的高水溶性紫外光固化水性树脂的制备方法，其特征是：步骤(1)所述的催化剂为四丁基溴化胺，三乙基苄基氯化铵、三氯化铬、三苯基膦、N，N－二甲基苄胺、N,N-二乙基苄胺、三乙胺，三乙醇胺、三(乙酰丙酮)络铝(Ⅲ)、三(乙酰丙酮)络镧(Ⅲ)、三(乙酰丙酮)络铬(Ⅲ)、四(乙酰丙酮)络锆、三(乙酰丙酮)络铁(Ⅲ)、二(乙酰丙酮)络铜(Ⅱ)、二(乙酰丙酮)络钴(Ⅱ)、二氯化二(乙酰丙酮)络钛(Ⅳ)、三(乙酰丙酮)络钴(Ⅲ)、三(乙酰丙酮)络锰(Ⅲ)、二(乙酰丙酮)络镍(Ⅱ)、三(乙酰丙酮)络钒(Ⅲ)、二(乙酰丙酮)络氧钒(Ⅳ)、二(乙酰丙酮)络铍(Ⅱ)、二(乙酰丙酮)络锌(Ⅱ)中的一种。

4.如权利要求1所述的具有含硅链段的高水溶性紫外光固化水性树脂的制备方法，其特征是：步骤(2)和(4)所述的二异氰酸酯分别为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯中的一种。

5.如权利要求1所述的具有含硅链段的高水溶性紫外光固化水性树脂的制备方法，其特征是：所述的步骤(2)羟基硅油为羟基含量为0.5～10％的任一种羟基硅油。