[发明专利]一种水性光固化树脂及其制备方法

说明书

本发明属于树脂技术领域，尤其涉及一种水性光固化树脂及其制备方法，水性光固化树脂，包括以下重量份的原料：聚氨酯预聚体10‑100份、丙烯酸单体100‑250份、无机填料50‑100份、羟基乙烯基单体1‑10份、改性环氧丙烯酸酯50‑80份、阻聚剂1‑10份、超支化聚酯1‑10份、中和剂5‑15份、去离子水500‑1000份；在完全不使用有机溶剂的条件下，制备一种具有较好的光泽度和较高的韧性，抗冲击性增强，耐刮磨性能好，具有较好的耐水性和附着力，耐酸碱性能好的光固化水性树脂。并且该水性树脂不含有不参与反应的可挥发性有机物，安全环保。

技术领域

本发明属于树脂技术领域，尤其涉及一种水性光固化树脂及其制备方法。

背景技术

光固化树脂，又称为紫外光固化树脂，其主要成分为高分子低聚物，一般具有较高的黏度，因此作为涂料使用时必须加入活性稀释剂以调节其黏度和流变性。由于活性稀释剂中普遍含有VOC，且存在不同程度的毒性和刺激性，因此对人体和环境存在一定的危害。

传统的油性涂料由于挥发性高、刺激性强、危害性大等缺点已经不能满足人们的要求。紫外光固化一种利用UV引发具有化学活性的液态材料固化成膜的技术。UV固化技术具有固化效率高、成本低、对环境污染小的特点，是一项绿色工艺。但光固化技术也存在一些问题，影响了其大规模的应用。由于光固化材料的主要组分预聚体一般来说粘度较高，在涂布过程中需要加入活性稀释剂来调节其粘度。而传统活性稀释剂挥发性较高并且有较强的刺激作用。因此，用水替代活性稀释剂作为低聚物的稀释剂，一方面是可以消除VOC，降低对环境的污染；另一方面也提供了一种新的固化手段。

目前市场上光固化涂料多以油性为主，水性光固化涂料极少，且或多或少存在各种问题，例如：VOC不达标、硬度和韧性不能兼得、收缩率较大、耐化学性不强、光泽度及丰满度不够、固化速度较慢等等。水性光固化树脂是能以水为分散介质的一类光固化树脂材料，因而无VOC排放，具有安全、环保等优势。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种水性光固化树脂，包括以下重量分的原料：聚氨酯预聚体10-100份、丙烯酸单体100-250份、无机填料50-100份、羟基乙烯基单体1-10份、改性环氧丙烯酸酯50-80份、阻聚剂1-10份、超支化聚酯1-10份、中和剂5-15份、去离子水500-1000份。

作为一种优选的技术方案，所述无机填料选自纳米粒子、水滑石、硅藻土中的至少一种。

作为一种优选的技术方案，所述无机填料选自纳米粒子、水滑石，质量比为(2-5)：1。

作为一种优选的技术方案，所述纳米粒子选自SiO₂、TiO₂、ZnO、CaO、Mo₂S中的至少一种。

作为一种优选的技术方案，所述纳米粒子为TiO₂、ZnO；TiO₂、ZnO质量比为1：1。

作为一种优选的技术方案，所述纳米粒子通过改性剂进行改性，改性剂选自有机硅、钛酸酯类偶联剂中的至少一种。

作为一种优选的技术方案，所述改性环氧丙烯酸酯为聚乙二醇改性环氧丙烯酸酯。

作为一种优选的技术方案，所述聚乙二醇选自聚乙二醇100、聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇800、聚乙二醇1000中的至少一种。

作为一种优选的技术方案，所述聚乙二醇与所述环氧丙烯酸酯的质量比为(0.25-0.3)：1。

本发明第二方面提供了一种水性光固化树脂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将聚氨酯预聚体，加入丙烯酸单体、羟基乙烯基单体、超支化聚酯冷凝、阻聚剂回流，在60～90℃氮气保护下反应0.5～1.5小时得到聚氨酯丙烯酸酯预聚物；