[发明专利]一种磺酸盐型紫外光固化水性聚氨酯及其制备方法

说明书

本发明涉及一种磺酸盐型紫外光固化水性聚氨酯及其制备方法。首先以丙烯酸、二缩水甘油醚、阻聚剂为原料，在100‑120℃下催化反应合成了含不饱和双键的UV大单体，然后利用其与聚酯二元醇、磺酸盐亲水单体、小分子多元醇、二异氰酸酯进行催化反应，最终得到目标产物。与现有同类产品相比，本发明提供的磺酸盐型紫外光固化水性聚氨酯具有固含量高、零VOC排放、无胺味等优点，并且固化后的胶膜光泽和硬度高且耐水性耐溶剂性好。

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种磺酸盐型紫外光固化水性聚氨酯及其制备方法。

背景技术

水性紫外光固化涂料作为一种环保、性能优异的新型涂装品，已广泛应用于家具装饰、汽车行业、建筑业、通讯业、涂装印刷、医疗开发等领域。

目前水性紫外光固化涂料中研究最多的体系为UV水性聚氨酯丙烯酸酯树脂，通常由成本较低的二羟甲基丙酸(DMPA)亲水单体制备而来。该工艺虽然成熟但是产品固含量低，在合成过程中仍需要添加有机溶剂和有机胺类中和剂，因而会释放VOC污染环境，危害人身健康。磺酸盐亲水单体是一种强酸强碱盐，其亲水性更强且离子化程度更高，具有更高的固含量、更好的力学性能、耐水性、耐酸碱性能，并且在合成过程中无需添加有机溶剂和中和剂，真正实现了零VOC。因此开发一种性能优良的磺酸盐型紫外光固化水性聚氨酯已成为未来的发展趋势。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无胺味、零VOC的磺酸盐型紫外光固化水性聚氨酯的制备方法，该方法具体包括以下步骤：(a)以丙烯酸、二缩水甘油醚、催化剂A、阻聚剂为原料，反应得到UV大单体；(b)以UV大单体、聚酯二元醇、磺酸盐亲水单体、小分子多元醇、二异氰酸酯、催化剂B、封端剂、溶剂为原料，反应得到目标产物——磺酸盐型紫外光固化水性聚氨酯。

进一步的，步骤(a)中丙烯酸与二缩水甘油醚的摩尔比为2:1，催化剂A和阻聚剂的加入量均相当于该步骤原料总质量的0.5％-1.0％。

进一步的，步骤(a)所述丙烯酸可以替换为甲基丙烯酸，所述二缩水甘油醚选自乙二醇二缩水甘油醚、1,4-丁二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、1,6-己二醇二缩水甘油醚、1,2-环己二醇二缩水甘油醚中的至少一种，所述催化剂A选自四丁基溴化铵、四丁基碘化胺、十六烷基三甲基氯化胺中的至少一种，所述阻聚剂具体为对甲氧基苯酚或对苯二酚。

进一步的，步骤(a)反应过程具体如下：将所有原料投入反应器中混合均匀，升温至100-120℃保温进行反应，待体系的酸值小于2mg KOH/g后停止反应即可。

进一步的，步骤(b)中各原料的重量百分比为：UV大单体2.36％-4.12％，聚酯二元醇2.60％-3.18％，磺酸盐亲水单体11.43％-15.90％，小分子多元醇1.44％-2.10％，二异氰酸酯10.34％-15.72％，催化剂B 0.65％-0.75％，封端剂3.82％-4.43％，余量为溶剂水和丙酮。

进一步的，步骤(b)聚酯二元醇选自聚己二酸型二醇、聚碳酸酯二醇、聚碳酸亚丙酯二醇、聚己内酯二醇中的至少一种，聚酯二元醇的数均分子量控制在500-1000之间，优选为1000。所述磺酸盐亲水单体选自磺酸盐聚酯二元醇(BY-3306D)、磺酸盐聚酯多元醇(如BY-3301、BY-3303、BY-3305B)中的至少一种。所述小分子多元醇选自1,4-丁二醇、1,6-己二醇、三羟甲基丙烷、1,4-环己烷二甲醇中的至少一种。所述二异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯(TDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、己二异氰酸酯(HDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、二甲基联苯二异氰酸酯(TODI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)中的至少一种。所述催化剂B具体为二月桂酸二正丁基锡或辛酸亚锡。所述封端剂选自丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯的至少一种。

更进一步的，所述小分子多元醇选自1,4-丁二醇、1,6-己二醇、三羟甲基丙烷、1,4-环己烷二甲醇中的任意两种，优选为三羟甲基丙烷和1,4-环己烷二甲醇。