[发明专利]一种具有含硅链段的高水溶性紫外光固化水性树脂及其制备方法

摘要

本发明公开了一种高水溶性紫外光固化水性树脂及其制备方法，所述制备方法是先合成环氧丙烯酸酯；用羟基硅油、二异氰酸酯和羟基丙烯酸酯反应制得一端带‑NCO官能团的含硅聚氨酯丙烯酸酯，将两种树脂一起进行反应制备侧链含有机硅链段的环氧丙烯酸酯；再利用二异氰酸酯与二羟基羧酸反应形成聚氨酯预聚体，将其接枝到所述环氧丙烯酸酯主链上，将接枝后的树脂加入浓的碱性溶液中，制备具有高水溶性的紫外光固化水性树脂。本发明水性树脂具有良好的水溶性，树脂含水率可以达到50％以上；柔性有机硅链段的引入提高了其固化膜的柔韧性，同时降低了固化膜的表面能，表面水接触角大于85°。该改性树脂以水为稀释剂，极大的降低了体系由于有机溶剂引起的刺激性。

主权项

1.一种具有含硅链段的高水溶性紫外光固化水性树脂的制备方法，包括如下步骤：(1)丙烯酸与环氧酯化的合成：反应容器中加入环氧树脂，70～120℃油浴；然后加入质量分数0.1～1.0％的催化剂和质量分数0.1～0.8％的对羟基苯甲醚；再加入丙烯酸，所述丙烯酸的加入量满足环氧基团与丙烯酸的摩尔比为1：1；通过碱滴定至体系的酸值≤3mg KOH/g，得到环氧丙烯酸酯链段I，所述的环氧丙烯酸酯链段中含有不少于两个的丙烯酸酯双键；(2)含硅聚氨酯丙烯酸酯链段的合成：反应容器中加入二异氰酸酯，加热至50～90℃；将羟基硅油加入二异氰酸酯中，所述的羟基硅油加入量满足二异氰酸酯与羟基的摩尔比为1：1；所述的羟基硅油添加有占总质量0.1～0.8％的二丁基二月桂酸锡；在反应体系中加入羟基丙烯酸酯，所述的羟基丙烯酸酯的加入量满足羟基丙烯酸酯与二异氰酸酯的摩尔比为0.5～0.55：1，所述的羟基丙烯酸酯添加有0.1～0.8％的对羟基苯甲醚；将反应体系升温至70～110℃，反应2～4h，得到一端有—NCO基团的含硅聚氨酯丙烯酸酯链段II；(3)含硅聚氨酯丙烯酸酯改性环氧丙烯酸酯树脂的合成：反应容器中加入步骤(1)合成的环氧丙烯酸酯链段I以及步骤(2)合成的含硅聚氨酯丙烯酸酯链段II，所述环氧丙烯酸酯链段I和聚氨酯丙烯酸酯链段II的加入量满足丙烯酸环氧树脂与－NCO基团摩尔比为1：0.5～1,接枝改性率在50～100％；70～110℃下反应3～5h，得到含硅聚氨酯丙烯酸酯改性环氧丙烯酸酯树脂III；(4)能水性化的聚氨酯侧链的合成：反应容器中加入二异氰酸酯、溶剂，加热至50～90℃；将二羟基羧酸逐步加入二异氰酸酯中，所述的二羟基羧酸加入量满足二异氰酸酯与二羟基羧酸的摩尔比为2：1；所述的二羟基羧酸添加有占总质量0.1～0.8％的二丁基二月桂酸锡；反应1～5h后，得到能水性化的聚氨酯链段IV，该链段中含有能同时水性化的羧基和异氰酸酯基团；(5)能水性化的聚氨酯侧链接枝改性环氧丙烯酸酯树脂的合成：将第3步合成的含硅聚氨酯丙烯酸酯改性环氧丙烯酸酯树脂III缓慢加入第4步合成的能水性化的聚氨酯侧链IV体系中，所述的含硅聚氨酯丙烯酸酯改性环氧丙烯酸酯树脂III加入量满足其主链树脂与能水性化的聚氨酯侧链IV的摩尔比为1：1；加热至50～85℃，反应1～5h后，得到接枝改性树脂V；(6)高水溶性紫外光固化水性树脂的制备：将第5步合成的改性树脂V缓慢加入到1倍体积以上的浓碱溶液中，边加边搅拌，加完后静置24h以上，即可获得高水溶性紫外光固化水性树脂。