[发明专利]一种非异氰酸酯聚氨酯预聚体的制备方法

说明书

本发明涉及光固化涂料技术领域，尤其涉及一种非异氰酸酯聚氨酯预聚体的制备方法。为了响应国家绿色可持续发展的要求，从源头上减少水性光固化涂料中异氰酸酯型聚氨酯的使用，本发明提供一种非异氰酸酯聚氨酯预聚体，非异氰酸酯聚氨酯预聚体作为光固化涂料的组分与丙烯酸酯、光引发剂等在一定条件下光固化在材料表面形成涂膜，非异氰酸酯聚氨酯预聚体分子结构每个重复单元上的两个支链与其自身或丙烯酸酯形成相互交织、缠绕、交联密度较大的空间立体结构，这种结构在一定程度上可以保护非异氰酸酯聚氨酯体分子结构中易水解的氨基甲酸脂基团与空气中的水分接触，大大提高了光固化涂膜的耐水性能、硬度和光泽度等性能。

技术领域

本发明涉及光固化涂料技术领域，尤其涉及一种非异氰酸酯聚氨酯预聚体的制备方法。

背景技术

聚氨酯涂料具有优异的耐磨性、柔韧性、附着力和耐化学品等性能，广泛应用于建筑、汽车行业、机电、船舶、航空、轻工、纺织等国民经济的诸多领域，在高分子材料工业中占有重要的地位。

聚氨酯通常是由多异氰酸酯与带有活泼氢的物质反应得到。而多异氰酸酯作为原料生产聚氨酯的方法具体具有以下缺点：(1)异氰酸酯具有很强的刺激性和毒性，长期接触容易患皮肤炎、呼吸道疾病、哮喘，同时，异氰酸酯的相对分子量小，蒸气压高，毒性大，易泄露引发危险；(2)异氰酸酯对水分非常敏感，通常情况下，原料要求含水量应低于0.3％，否则易产生起泡，给原料的储存、运输带来不便；(3)氨基甲酸酯基团是易水解基团，能在一定条件下发生水解，降低了产品的耐水、耐酸碱、耐候性能；(4)异氰酸酯主要采用光气法生产，生产过程中存在大量的易燃、易爆、剧毒和高毒类物质，生产工艺较为复杂，控制点多，又由于安全、环保、技术、规模等的限制，异氰酸酯的工业生产入行门槛高，被少数企业垄断生产，价格较高。传统聚氨酯涂料以大量的丙酮作为溶剂，在使用过程中会对环境造成污染。随着对环保问题的重视，为了减少对环境的污染，各国普遍制定了限制有机化合物排放量的规定，溶剂型聚氨酯涂料的应用受到了限制。

水性聚氨酯涂料是以水作为溶剂的水性涂料，大大降低了涂料中VOC含量。但是，传统方法制备的单组分水性聚氨酯涂料，交联度较低，与溶剂型聚氨酯涂料相比，单组分水性聚氨酯涂料的耐化学性、耐水性不良，硬度、表面光泽度较差(杨清峰,瞿金清,陈焕钦.水性聚氨酯涂料技术进展综述[J].化工科技市场,2004(10):18-23.)，为了提高单组分水性聚氨酯的耐化学性、耐溶剂性等各项性能，通常的做法是将聚氨酯与其他树脂一起共混、共聚、接枝改性，虽然这种方法可以大大提高单组分水性聚氨酯的各项性能，但是，这种方法并不能从源头上减少异氰酸酯的使用。

近年来，随着人们环保理念、职业健康和安全意识的提高，异氰酸酯的危害性引起了社会各界极大的关注，并出台了相关法律、法规。世界卫生组织严格规定异氰酸酯聚合物中游离单体质量分数必须低于0.5％，国家标准《GB 18581-2009室内装饰装修材料溶剂型木器涂料中有害物质限量》中规定，室内空间游离异氰酸酯质量分数必须低于0.2％。由此可见，开发一种耐化学性、耐水性优异，硬度、表面光泽度较高的非异氰酸酯聚氨酯势在必行。

发明内容

针对现有技术，本发明要解决的技术问题是：如何制备一种耐化学性、耐水性优异，硬度、表面光泽度较高的非异氰酸酯聚氨酯光固化涂膜。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种非异氰酸酯聚氨酯预聚体的制备方法，具体按照以下步骤制备：

(1)将50.00g均苯四甲酸二酐、35mL碳酸甘油酯和2g 4-二甲基吡啶加入到150mL的无水四氢呋喃中，将混合反应物加热至回流，直至反应混合物中的均苯四甲酸二酐完全溶解，再将反应混合物继续加热回流2h，然后冷却至室温，减压汽提溶剂，粗产物经纯化后得到产物Ⅰ，反应式如下：