[发明专利]一种聚氨酯丙烯酸酯树脂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种聚氨酯丙烯酸酯树脂及其制备方法。所述方法通过有机异氰酸酯与聚酯多元醇反应、丙烯酸羟烷基酯封端制备聚氨酯丙烯酸酯树脂，所述方法使制备的树脂应用于紫外光固化涂料领域时，漆膜在固化过程中收缩率低，固化后漆膜具备优异的弹性而且成本较低。

技术领域

本发明涉及一种聚氨酯丙烯酸酯树脂的制备方法，及所述制备方法制备的树脂。

背景技术

紫外光固化涂料具有高效、经济、节能、环境友好、适应性广等特点。聚氨酯丙烯酸酯树脂是紫外光固化涂料的主要原料，其分子中含有氨基甲酸酯键和丙烯酸结构官能团，能够使涂料在光固化后具有类似聚氨酯的高耐磨性、粘附力、柔韧性、高剥离强度、耐低温性，又具有类似聚丙烯酸酯的光学性能和耐候性。但是聚氨酯丙烯酸酯树脂的固化速度较慢、价格较高，在涂料中通常作为辅助性功能树脂使用，而并非主体树脂。此外，现有在售聚氨酯丙烯酸酯树脂制备的涂料，不能满足高弹性涂料的要求，也不能满足紫外光固化弹性木皮上涂层的要求。

专利CN101050263A公开了耐受性提高的含脲基甲酸酯的光化固化聚氨酯预聚物的制法，该技术方案采用先加丙烯酸羟烷基酯，再加聚酯的制备方法，制备含脲基甲酸酯的光敏树脂具有较高的官能度，漆膜交联程度高，固化之后的断裂伸长率不高。

专利CN106459344A公开了可固化的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯聚合物成分和方法，制备的光敏树脂中含有聚二烯结构，在涂料配方应用中，与其他UV树脂和活性单体搭配使用，会引起体系相容性问题，导致漆膜的透明度不佳，所述制备方法制备的光敏树脂断裂伸长率一般，同时价格昂贵，限制了在涂料中的应用。

专利CN102190789A公开了聚氨酯丙烯酸酯树脂制备方法，该方法的工艺路线是先加羟烷基丙烯酸酯和有机异氰酸酯反应得到中间体，再与多元醇反应得到低聚物，这种加料方法极易导致产品体系中含有单丙烯酸酯类物质，降低漆膜的强度。

因此，需要提供一种聚氨酯丙烯酸酯树脂及其制备方法，来解决现有技术中存在的问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种聚氨酯丙烯酸酯树脂的制备方法，所述制备方法工艺简便、安全高效，并且通过合理筛选原料、限定工艺步骤、控制反应参数等，使得所制备的树脂用于紫外光固化涂料时，在光固化过程中漆膜收缩率低，固化后漆膜具有优异的弹性和较低的成本。本发明还提供了所述制备方法制备的树脂。

一种聚氨酯丙烯酸酯树脂的制备方法，包含以下步骤：步骤一，将有机异氰酸酯与聚酯多元醇进行反应；步骤二，向所述步骤一的反应产物中加入丙烯酸羟烷基酯进行封端反应；优选地，所述有机异氰酸酯所含异氰酸酯基团与聚酯多元醇所含羟基基团的摩尔比为1.1～2：1，优选1.3～1.7：1。

所述制备方法先加聚酯多元醇，再加丙烯酸羟烷基酯，合成的光敏树脂是由柔性和刚性链段构成的嵌段聚合物。其中，聚酯多元醇和丙烯酸羟烷基酯可视为柔性链段的来源，使涂层柔性增加；有机异氰酸酯则可看成刚性链段的来源，使涂层的强度增加。紫外光固化成膜后，涂层中存在着“软段-硬段”交替多维网络结构，保证漆膜固化之后有较好的强度，不降低漆膜的弹性。

所述有机异氰酸酯可以选择本领域常用的异氰酸酯单体、预聚体、改性产物等，其实例包括但不限于甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、1,5-萘二异氰酸酯(NDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、甲基环己基二异氰酸酯、4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、对苯二异氰酸酯(PPDI)、对苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)、四甲基二亚甲基二异氰酸酯(TMXDI)等，以及这类异氰酸酯的预聚体、改性产物等，这类有机异氰酸酯可以单独或组合使用。优选地，所述有机异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或多种，更优选甲苯二异氰酸酯。所述有机异氰酸酯优选甲苯二异氰酸酯，能够使所制备的树脂分子量分布更窄，强度更好，性价比高。