[发明专利]一种有机硅改性环氧衣康酸酯树脂水分散体的制备方法

说明书

本发明公开了一种有机硅改性环氧衣康酸酯树脂水分散体及其制备方法。将一定量的卡斯特催化剂加入环氧衣康酸酯树脂的异丙醇溶液中，加热搅拌温度升至50‑70℃，缓慢滴加一定量的端氢聚硅氧烷，升温至异丙醇回流温度继续反应6‑8h，减压蒸馏回收异丙醇，得到聚硅氧烷改性环氧衣康酸酯。再将聚硅氧烷改性环氧衣康酸酯溶于丙酮，按物质的量比1︰1加入半封端异氰酸酯，搅拌升温至丙酮回流温度，反应6‑8h，经碱中和、水分散、蒸除丙酮后，得到有机硅改性环氧衣康酸酯树脂水分散体。本发明既降低了光固化树脂中低活性双键的比例，又提高了光固化漆膜的柔韧性和耐水性。

技术领域

本发明涉及一种有机硅改性环氧衣康酸酯树脂水分散体及其制备方法，尤其涉及一种接枝半封端异氰酸酯的有机硅改性环氧衣康酸酯树脂水分散体及其制备方法。

背景技术

水性光固化环氧涂料以水作为分散介质，具有安全高效、绿色环保等优势，然而未经改性的水性环氧光固化树脂具有脆性大、柔韧性差、易受水影响等缺点，限制了其在高性能涂料领域的应用。聚硅氧烷聚合物是由主链硅原子上直接连有有机基团的重复Si-O键构成。特殊的物化结构使得聚硅氧烷聚合物可用于生产耐候性好、具有优良疏水性能和耐污染性能的高分子材料，广泛应用于电子军工、航空航天、建筑等领域。化学改性是有机硅改性光固化树脂最常用的有效方法，聚硅氧烷化学改性光固化树脂的制备方法有硅氢加成法、酯化法、水解缩合法、自由基加成法等。

通过光固化树脂与两端带有反应性官能团的聚硅氧烷低聚物加成聚合制备改性树脂，所得改性树脂是通过化学键合的方式将光固化树脂与有机硅结合，因此聚硅氧烷链段与树脂基体相容性好。周兴等以聚己二酸丁二醇酯二醇和异佛尔酮二异氰酸酯为主要原料进行缩聚，与2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)反应引入亲水基团羧基，再与季戊四醇三丙烯酸酯和丙烯酸羟乙酯混合反应进行封端，制备一系列水性UV固化聚氨酯丙烯酸酯(WPUA)，并将端羟基聚二甲基硅氧烷引入到WPUA分子链中，有效改善了漆膜的疏水性和耐水性能。陈子栋等采用异佛尔酮二异氰酸酯、聚碳酸酯二元醇、端羟基聚二甲基硅氧烷、DMPA以及2-甲基丙烯酸羟乙酯制备了一系列有机硅改性水性UV固化聚氨酯树脂，漆膜接触角因有机硅的引入从未改性前的69.2°提高到104.7°。本发明利用端硅氢聚硅氧烷改性环氧衣康酸酯树脂，树脂在形成漆膜的固化过程中，聚硅氧烷链段不断向表面迁移富集，可降低漆膜的表面张力，提高疏水性能；并且有机硅中的柔性链段接枝共聚到基体树脂中，可有效改善光固化环氧涂料柔韧性差等缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种有机硅改性环氧衣康酸酯树脂水分散体及其制备方法。利用环氧衣康酸酯树脂中低光固化活性的双键与端位含硅氢键的聚硅氧烷在卡斯特催化剂催化下进行硅氢加成反应合成有机硅改性环氧衣康酸酯树脂，再以一端为(甲基)丙烯酰氧基的半封端异氰酸酯接枝，制备有机硅改性环氧衣康酸酯树脂水分散体。通过有机硅改性既降低了环氧衣康酸酯树脂中低光固化活性双键的比例，又提高了光固化漆膜的柔韧性和耐水性。

本发明技术方案如下：一种有机硅改性环氧衣康酸酯树脂水分散体的制备方法，通过以下步骤实现：

将卡斯特催化剂加入环氧衣康酸酯树脂的异丙醇溶液中，加热搅拌温度升至50-70℃，滴加端氢聚硅氧烷，升温至异丙醇回流温度继续反应6-8h，减压蒸馏回收异丙醇，得到聚硅氧烷改性环氧衣康酸酯，再将聚硅氧烷改性环氧衣康酸酯溶于丙酮，按物质的量比1︰1加入半封端异氰酸酯，搅拌升温至丙酮回流温度，反应6-8h，用碱中和、水分散、蒸除丙酮后，得到有机硅改性环氧衣康酸酯树脂水分散体。

所述的环氧衣康酸酯树脂是指环氧树脂和衣康酸按物质的量比1∶2反应生成的两端为羧基的酯化产物。

所述的端氢聚硅氧烷是指端位含硅氢键的聚硅氧烷。

所述的半封端异氰酸酯是指二异氰酸酯和(甲基)丙烯酸羟基酯按物质的量比1∶1在丙酮回流条件下反应4h生成的一端为异氰酸酯基另一端为(甲基)丙烯酰氧基的产物。