[发明专利]一种水性紫外光固化树脂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种水性紫外光固化树脂及其制备方法和应用。本发明的水性紫外光固化树脂，具有两个铵盐亲水基团，水加入其中可直接稀释树脂，水稀释性效果优良，稀释粘度低，还引入了丙烯酸酯双键官能团，加入光引发剂和少量水搅拌均匀后，通过紫外光辐照固化，1～3s即可形成具有较高硬度的制品，固化速度快。本发明制备得到的水性紫外光固化树脂的透明溶液中均是带有丙烯酸酯双键的可以进行固化的有效树脂成分，多余的溶剂在反应中已经去除，故可实现100％全固含，可广泛应用于紫外光固化涂料、油墨以及增材制造中。

技术领域

本发明属于高分子材料合成技术领域，更具体地，涉及一种水性紫外光固化树脂及其制备方法和应用。

背景技术

随着人们环保意识的提高，终端应用涂料、粘合剂、油墨等产品的无溶剂化及水性产品越来越受到重视。近年来，由于国家相关环保政策的实施，越来越多的企业重视并参与到水性树脂/涂层/油墨的研发。但是，目前的水性UV树脂产品中含有大量的水份，导致产品干燥速度慢、固含量低，同时水份的挥发会产生能源的耗费。此外，现有水性UV树脂还存在水稀释性差导致施工难度大等缺点，传统长链型水性聚氨酯或水性聚分子虽有一定的亲水性，但亲水性有限，当水加入时，其先发生溶胀(黏度没有降低反而增加)，继续向树脂中加水后，树脂- 水体系慢慢由“油包水”转变为“水包油”进而转变为乳液，之后再加水，树脂的黏度才降低，亲水性查，水稀释性能无法满足应用端要求。所以，应用端对水性 UV树脂提出了高固含量、良好水稀释性的要求。

CN112321842A公开了一种紫外光固化超支化丙烯酸酯树脂及其制造方法，该紫外光固化超支化丙烯酸酯树脂的制造方法具体包括如下步聚：(1)将多官能丙烯酸酯、阻聚剂加入反应瓶中，开启搅拌；(2)在滴液漏斗中按一定比例加入溶剂开稀的多元胺，缓慢滴加，一小时左右滴加完毕，缓慢分步升温至60 度反应三小时；(3)反应完后减压蒸馏，将溶剂全部脱出，得到无溶剂的超支化丙烯酸酯树脂。上述紫外光固化超支化丙烯酸酯树脂针对树脂固化速度的提升和粘度的降低，对于水性树脂的高固含量和良好水稀释性能并未提供很好的解决方案。CN110615885A中公开了一种水性紫外光固化聚氨酯树脂及其制备方法和应用，其制备的为可UV固化的水性聚氨酯乳液，但固含量较低，一般固含量在 30％～45％，未能达到高固含甚至全固含的要求。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有水性紫外光固化树脂的固含量和亲水性无法满足相关终端应用要求，提供一种水性紫外光固化树脂，含有亲水基铵盐类物质，具有良好的水溶性好，稀释粘度低、固化速度快，可以实现100％全固含，且成膜硬度较高，耐划伤。

本发明的再一目的在于提供一种水性紫外光固化树脂的制备方法。

本发明的另一目的在于提供一种水性紫外光固化树脂在紫外光固化涂料、油墨以及增材制造中的应用。

为实现本发明的上述目的，采用如下技术方案：

一种水性紫外光固化树脂，所述水性紫外光固化树脂的结构如式I所示：

其中，R₁、R₂、R₃、R₄为(季戊四醇三丙烯酸酯)、/(季戊四醇四丙烯酸酯)、/ (1,6-己二醇二丙烯酸酯)、(二丙二醇二丙烯酸酯或三丙二醇二丙烯酸酯)、(三羟甲基丙烷三丙烯酸酯)、/(丙烯酸羟乙酯)、(甲基丙烯酸羟乙酯) 的一种或几种，；R₅为-Cl、-CH₃COO、-CH₂CH₂COO中的一种或几种。

从上述结构通式I可知本发明水性紫外光固化树脂具有超支化结构，比长链型结构的树脂黏度低，便于后续施工作业。另外其每个分子具有两个铵盐亲水基团，因此水可成为该树脂的“良溶剂”，即当水加入其中时，树脂直接被稀释，水稀释性效果优良。