[发明专利]水性聚氨酯丙烯酸酯树脂及其制备方法和组合物

说明书

本发明涉及水性聚氨酯丙烯酸酯树脂及其制备方法和组合物，尤其是水性非离子光固化聚氨酯丙烯酸酯树脂及其制备方法和组合物。本发明的水性光固化聚氨酯丙烯酸酯树脂由二异氰酸酯、聚多元醇、含有双键的聚醚酯、催化剂以及水合成制备，并以此为主体树脂，加入光引发剂、消泡剂等助剂得到水性光固化树脂。本发明树脂在端基引入双键的同时，引入了醚键和酯键，增加树脂的亲水性的同时提高了树脂的耐水性和附着力。所述水性光固化聚氨酯丙烯酸酯树脂的制备方法便捷，所得的光固化涂料成膜物柔性高，耐水性好，在涂料、油墨、金属漆等领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于涂料技术领域，具体涉及水性聚氨酯丙烯酸酯树脂及其制备方法和组合物，尤其是水性非离子光固化聚氨酯丙烯酸酯树脂及其制备方法和组合物。

背景技术

光固化涂料主要由主体树脂、活性稀释剂、光引发剂以及其他助剂组成。其中主体树脂对于涂层性能有着至关重要的作用，传统的光固化树脂由于粘度的影响，数均分子量一般在10000以下，所以人们对于水性光固化树脂的越发感兴趣。

水性光固化树脂是指在紫外光辐照下可发生化学交联的一种树脂。这一类树脂的挥发性有机化合物含量低、粘度低；分子链上带有亲水基团，不需要使用外加的小分子乳化剂；可以在紫外光辐照下进行快速固化。

目前常见的水性光固化聚氨酯丙烯酸酯树脂通常是由二异氰酸酯与二元醇反应，利用双羟甲基丙酸、双羟甲基丁酸或者含有磺酸基团的二元醇引入亲水基团；最后用含羟基的丙烯酸酯化合物引入光聚合基团。专利文献CN111675793A利用端羟基磺酸盐聚酯二醇作为亲水扩链剂，制备出聚氨酯预聚体，然后与乙烯类单体反应制备出聚氨酯丙烯酸酯树脂；专利文献CN109868053A利用双羟甲基丙酸作为亲水扩链剂，然后与多官丙烯酸单体制备聚氨酯树脂。但是，以上聚合反应均使用了阴离子体系，反应步骤复杂，产品硬度大，且反应过程中加入了大量的有机溶剂，会对人体产生较大的毒害作用，不符合环保要求。

发明内容

为改善上述技术问题，本发明提供一种水性聚氨酯丙烯酸酯树脂，其具有下式（I）所示的结构：

（I）

其中，

R₁选自、、，

其中p选自5~10；q选自3~8；r选自1~3；s选自1~3；

每一个R相同或不同，彼此独立地选自、、或亚庚烷基；

每一个R₂相同或不同，彼此独立地选自H、直链或支链的C_1-6烷基（如甲基、乙基以及直链或支链的丙基、丁基、戊基、己基）；

L选自直链或支链的C_2-6亚烷基，例如选自亚乙基以及直链或支链的亚丙基、亚丁基、亚戊基、亚己基；

每一个m相同或不同，彼此独立地选自2~7；

每一个n相同或不同，彼此独立地选自10~33。

根据本发明的实施方案，所述水性聚氨酯丙烯酸酯树脂为非离子光固化树脂。

本发明还提供一种水性聚氨酯丙烯酸酯树脂的制备方法，包括以下步骤：

（1）将脂肪醇聚氧乙烯醚与环内酯在催化剂的存在下反应，得到含有双键的聚醚酯；

（2）将二异氰酸酯与聚二元醇在催化剂的存在下反应；

（3）向步骤（2）的反应产物中加入步骤（1）得到的含有双键的聚醚酯，进行反应，然后加入水，得到水性聚氨酯丙烯酸酯树脂。

根据本发明的实施方案，步骤（1）中：