[发明专利]一种水性聚氨酯改性丙烯酸树脂及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种水性聚氨酯改性丙烯酸树脂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、合成含双键的聚氨酯预聚物

将异氰酸酯、催化剂加入反应釜，加热到60～65℃，滴加端羟基磺酸盐聚酯二醇，在90±5℃反应2～4h后，降温至60～65℃，滴加聚己二酸系聚酯二元醇/聚碳酸酯二元醇，然后升温至85～90℃继续反应2～4 h，然后加入溶剂调节粘度，在55～60℃滴加入羟基丙烯酸酯单体和阻聚剂的混合液，测量NCO含量，待NCO反应完全时终止反应，制得固含量为90±5%的含双键的聚氨酯预聚物；其中各反应原料的用量如下：

异氰酸酯 130～145份；

端羟基磺酸盐聚酯二醇 200～450份；

聚己二酸系聚酯二元醇/聚碳酸酯二元醇 90～120份；

羟基丙烯酸酯单体 45～55份；

溶剂 10～80份；

催化剂 0.3～1份；

阻聚剂 0.3～1份；

所述聚己二酸系聚酯二元醇/聚碳酸酯二元醇组分中含有80～100％摩尔比的3-甲基-1,5-戊二醇；

S2、制备水性聚氨酯改性丙烯酸酯树脂

将叔碳酸缩水甘油酯和醇醚助溶剂加入反应釜，加热至140～150℃，将混合液第一组份滴加至反应釜，2～3h滴完，然后保温30min～60min，降温至120±5℃，再滴加混合液第二组份，1.5～2h滴完，然后继续保温反应45～75min，再加入余下的引发剂b溶液，在115～120℃下保温1.5～2.5h，降温至70℃以下，加入中和剂，继续搅拌30min～60min，得到水性聚氨酯改性丙烯酸酯树脂；

其中各反应原料的用量如下：

叔碳酸缩水甘油酯40～80份；

醇醚助溶剂80～120份；

聚氨酯预聚物40～70份；

非功能性乙烯基单体 190～240份；

含有芳香环和/或脂肪环侧基的丙烯酸酯类单体 45～60份；

羟基丙烯酸酯单体 30～55份；

亲水性丙烯酸酯单体 20～45份；

引发剂 10～14份；

链转移剂 2～3.5份；

中和剂 5～15份；

所述含有芳香环和/或脂肪环侧基的丙烯酸酯类单体为丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸苄酯中的一种或多种；

所述引发剂包括引发剂a和引发剂b；

混合液第一组份包括：80～95%的聚氨酯预聚物、60～70%的非功能性乙烯基单体、含有芳香环和/或脂肪环侧基的丙烯酸酯类单体、55～80%的羟基丙烯酸酯单体、55～70%亲水性丙烯酸酯单体、8～10份引发剂a、链转移剂；所述叔碳酸缩水甘油酯和所述混合液第一组份中亲水性丙烯酸酯单体的物质的量之比为1：（1～1.2）；

混合液第二组份包括：余下5～20%的聚氨酯预聚物、30～40%的非功能性乙烯基单体、20～45%的羟基丙烯酸酯单体、30～45%亲水性丙烯酸酯单体、60～80%的引发剂b；

所述引发剂a为二叔戊基过氧化物和/或二叔丁基过氧化物；

所述引发剂b为2.5～4份过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯、异丙苯过氧所述余下的引发剂b溶液为20～40%引发剂b溶于30～50份醇溶液或醚溶液的引发剂溶液。

2.根据权利要求1所述的水性聚氨酯改性丙烯酸树脂的制备方法，其特征在于，所述非功能性乙烯基单体为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯，丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸辛酯和苯乙烯中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的水性聚氨酯改性丙烯酸树脂的制备方法，其特征在于，所述羟基丙烯酸酯单体为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的水性聚氨酯改性丙烯酸树脂的制备方法，其特征在于，所述亲水性丙烯酸酯单体为丙烯酸和/或甲基丙烯酸。

5.根据权利要求1所述的水性聚氨酯改性丙烯酸树脂的制备方法，其特征在于，所述中和剂为三乙胺和/或N，N-二甲基乙醇胺。