[发明专利]一种用于UV-LED固化端乙烯基水性阻燃聚酯的合成方法

说明书

本发明公开了一种用于UV‑LED固化端乙烯基水性阻燃聚酯及其合成方法。其合成方法为：将多元酸、多元醇、功能性阻燃型多羟基化合物及功能性多双键羟基化植物油加入到反应釜内，加入有机溶剂作为带水剂，在氮气保护下，升温至180~210 ^oC，回流反应至酸值低于10 mgKOH/g，减压抽出有机溶剂；降温至120~150 ^oC，加入顺丁烯二酸酐进行反应；维持体系温度不变，加入计量的含有羟基结构的乙烯基功能单体和阻聚剂，反应3~5 h，得到含有亲水基团和乙烯基团的加成物；降温至40~60 ^oC，加入中和剂，得到含有乙烯基团的羧酸盐型聚酯；加入去离子水乳化，分散，得到UV‑LED固化端乙烯基水性聚酯。本发明所得乙烯基水性聚酯具有优异的耐介质性、涂膜硬度和柔韧性，非常适用于UV‑LED固化水性涂料。

技术领域

本发明涉及UV-LED固化水性阻燃涂料领域，具体涉及一种用于UV-LED固化端乙烯基水性阻燃聚酯的制备方法。

背景技术

聚酯树脂体系因其具有优异的光泽度、丰满度、耐冲击性、柔韧性、耐候性及附着力等，而被广泛应用于涂料领域。然而，目前聚酯仍以溶剂型为主。随着人们环保意识的提高，环保法规对涂料中有机挥发物(VOC)含量的限制越来越严，低VOC甚至零VOC的涂料产品日益受到市场青睐。另一方面，聚酯树脂属于极易燃烧类型，随着安全要求的日益提高，无卤阻燃型聚酯树脂显得尤为迫切。因此，开发水性化的阻燃聚酯涂料显得尤为迫切。

聚酯树脂的水性化通过在树脂结构中引入含羧基或者磺酸基的亲水基团，加入有机胺或无机碱等中和成盐，达到水性化的目的。中国专利CN104193973 A公开了一种端羟基水性聚酯树脂及其制备方法。通过端羟基的引入，使水性聚酯树脂分子链结构趋于稳定，提高了分子链中各个基团化学键的键能。但羟基的引入，不可避免造成分子间氢键作用，导致树脂体系粘度过大，不适用工业化生产。中国专利CN10726668 A公开了一种耐水解性聚酯及其制备方法。通过二羟甲基丙烷酸代替传统的偏苯三酸酐亲水单元，获得水性聚酯树脂。虽然在一定程度上改善了偏苯三酸酐作为亲水单元的耐水解性能，然而并未从本质上解决多酯键和羧酸型树脂的耐水解性差的缺陷。中国专利CN106700050 A公开了一种用于制备亲水性聚酯的组合物、亲水性聚酯及其制备方法。通过在分子结构中引入磺酸性的多元羧酸，制备高度亲水甚至水溶性的聚酯树脂。虽然解决了聚酯树脂的水性化，然而，由于磺酸盐的引入，导致其稳定性显著下降。因此，需要开发综合性能优异的水性聚酯涂料满足环保规定和市场需求。

聚酯树脂的阻燃改性，多采用外加阻燃剂改性。中国专利CN201610550744.X公开了一种一种无机阻燃水性聚酯涂料及其制备方法。通过水和硼酸锌改性聚酯纤维，提高成品涂膜的阻燃性能，然而无机物掺杂并未参与聚酯的固化成膜，对聚酯树脂本身的性能造成一定程度的影响。含磷系阻燃剂共聚改性成为目前阻燃聚酯的研究热点，中国专利CN104558569 A公开了一种阻燃聚酯及其制造方法，通过引入羟基或羧酸型磷酸酯类化合物参与共聚，制备出阻燃聚酯。然而，聚酯中含磷量的增加，聚酯的结晶性能显著下降，最终影响成品涂膜的丰满度。功能性多双键羟基化植物油能够克服上述缺陷，因此如何调节功能性多双键羟基化植物油和功能性阻燃型多羟基化合物的比例，可有效制备出具有优异涂膜性能的阻燃聚酯树脂。

UV-LED固化涂料具有节能、环保、固化速度快、涂膜性能优异、适用于大规模施工等优势，受到人们的日益关注。目前，常用的UV-LED固化水性涂料主要有水性聚氨酯丙烯酸酯树脂、水性环氧丙烯酸酯树脂、水性聚丙烯酸酯树脂等。其中，水性水性聚氨酯丙烯酸酯树脂价格昂贵；水性环氧丙烯酸酯树脂制备的涂料粘度大、柔韧性差。UV-LED固化水性聚酯兼具聚酯和丙烯酸酯的优点，可以有效克服上述缺陷。

发明内容

本发明针对现有水性聚酯树脂耐水解性、涂膜性能及阻燃性能差的缺陷，提供一种在水性聚酯结构中引入磷酸酯及乙烯基结构，并将其应用于UV-LED固化水性阻燃涂料领域，提高了涂膜的耐介质性、涂膜性能及阻燃性能的UV-LED固化水性端乙烯基水性阻燃聚酯的制备方法。