紫外光固化聚氨酯丙烯酸酯及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及涂料領(lǐng)域，特別涉及一種紫外光固化聚氨酯丙烯酸酯及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的溶劑型紫外光固化聚氨酯丙烯酸酯在應(yīng)用中，需要加入丙烯酸酯類(lèi)活性稀釋劑來(lái)調(diào)節(jié)低聚物樹(shù)脂的黏度，而這些活性稀釋劑通常具有一定的皮膚刺激性和揮發(fā)性，經(jīng)紫外光固化后，未反應(yīng)完的小分子揮發(fā)到空氣中會(huì)對(duì)施工人員、用戶(hù)和環(huán)境都造成嚴(yán)重危害。隨著人們環(huán)保意識(shí)的提高以及各國(guó)對(duì)揮發(fā)性有機(jī)化合物(V0C)含量的限制，開(kāi)發(fā)低污染環(huán)保型的水性UV固化聚氨酯丙烯酸酯產(chǎn)品已經(jīng)成為大家的共識(shí)。
[0003]水性紫外光(UV)固化體系結(jié)合了傳統(tǒng)的光固化涂料和水性涂料的諸多優(yōu)點(diǎn)，以水代替活性稀釋劑調(diào)節(jié)體系的黏度和流變性能，具有不易燃、加工操作方便等優(yōu)點(diǎn)。然而，目前報(bào)道的水性光固化樹(shù)脂的固含量只有30-50%，在固含量為50%以上時(shí)，黏度急劇增加，樹(shù)脂和涂膜的性能急劇降低。而且研究多集中于水分散或乳液體系，此類(lèi)水性涂料由于體系中水分多，況且水的蒸發(fā)焓較高，揮發(fā)過(guò)程十分緩慢，過(guò)多的水使得必須以犧牲能源為代價(jià)來(lái)?yè)Q取較快的干燥及固化速率，這無(wú)疑增大了能耗和時(shí)間，且硬度較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于此，有必要提供一種能夠制備一種新型的紫外光固化聚氨酯丙烯酸酯的方法。
[0005]此外，還提供一種新型的紫外光固化聚氨酯丙烯酸酯。
[0006]—種紫外光固化聚氨酯丙烯酸酯的制備方法，包括如下步驟:
[0007]在保護(hù)性氣體的環(huán)境下，將二異氰酸酯與改性劑混合，于60?85°C反應(yīng)1?3小時(shí)，得到改性的二異氰酸酯，其中，所述改性劑與所述二異氰酸酯的摩爾比為1: 2;
[0008]在所述改性的二異氰酸酯中加入二元醇，于60?80°C攪拌反應(yīng)2?4小時(shí)，得到第一反應(yīng)液，其中，所述二元醇與所述改性的二異氰酸酯的摩爾比為1: 2?6;
[0009]在所述第一反應(yīng)液中加入多羥基羧酸和催化劑，于70?80°C攪拌反應(yīng)1?2小時(shí)，得到第二反應(yīng)液，其中，所述多羥基羧酸與所述改性的二異氰酸酯的摩爾比為0.1?
0.3: 1 ；
[0010]于50?60 °C的條件下，在所述第二反應(yīng)液中加入2，4- 二乙基-1，5-戊二醇，擴(kuò)鏈反應(yīng)2?3小時(shí)，得到第三反應(yīng)液，其中，所述2，4- 二乙基-1，5-戊二醇與所述改性的二異氰酸酯的摩爾比為0.1?0.3: 1;
[0011]于50?60°C的條件下，在所述第三反應(yīng)液中加入羥基丙烯酸酯和阻聚劑進(jìn)行封端，反應(yīng)1小時(shí)后，升溫至70?85°C，然后加入丙酮，繼續(xù)反應(yīng)2小時(shí)，得到第四反應(yīng)液，其中，所述羥基丙烯酸酯與所述改性的二異氰酸酯的摩爾比為0.2?0.6: 1，；及
[0012]于40?50 °C的條件下，在所述第四反應(yīng)液中加入三乙胺，反應(yīng)0.5?1.0小時(shí)，得到聚氨酯丙烯酸酯預(yù)聚體，其中，所述三乙胺與所述多羥基羧酸的摩爾比為1?1.5: 1;及
[0013]持續(xù)攪拌的條件下，將去離子水加入到所述聚氨酯丙烯酸酯預(yù)聚體中，繼續(xù)攪拌乳化分散30?40分鐘，經(jīng)冷卻，得到紫外光固化聚氨酯丙烯酸酯，其中，所述聚氨酯丙烯酸酯預(yù)聚體與所述去離子水的質(zhì)量比為30?50: 40?60。
[0014]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述二異氰酸酯選自二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯、二苯甲烷二異氰酸酯、對(duì)苯二亞甲基二異氰酸酯、己二異氰酸酯及異佛爾酮二異氰酸酯中的至少一種。
[0015]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述二元醇選自聚醚二元醇、聚己內(nèi)酯二元醇及聚碳酸酯二元醇中的至少一種。
[0016]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述多羥基羧酸為二羥甲基丙酸及二羥甲基丁酸中的至少一種。
[0017]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述催化劑為二月桂酸二丁基錫；其中，所述催化劑的質(zhì)量為所述多羥基羧酸和所述第一反應(yīng)液的質(zhì)量的總和的0.1%?1%。
[0018]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述羥基丙烯酸酯選自甲基丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥乙酯、季戊四醇三丙烯酸酯、甲基丙烯酸羥丙酯、丙烯酸羥丙酯及三羥甲基丙烷二丙烯酸酯中的至少一種。
[0019]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述阻聚劑為對(duì)甲氧基苯酚，所述阻聚劑與所述羥基丙烯酸酯的質(zhì)量比為0.1?0.5: 20?60。
[0020]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述改性劑選自雙酚A、l，3-金剛烷二醇、1，3-二(4-羥基苯)金剛烷及1，4-環(huán)己基二甲醇中的至少一種。
[0021]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述于50?60°C的條件下，在所述第三反應(yīng)液中加入所述羥基丙烯酸酯和所述阻聚劑進(jìn)行封端，反應(yīng)1小時(shí)后，升溫至70?85°C，然后加入所述丙酮的步驟中，所述丙酮的質(zhì)量為所述第三反應(yīng)液、所述羥基丙烯酸酯和所述阻聚劑的總質(zhì)量的5?10%。
[0022]—種由上述紫外光固化聚氨酯丙烯酸酯的制備方法制備得到的紫外光固化聚氨酯丙烯酸酯。
[0023]上述紫外光固化聚氨酯丙烯酸酯的制備方法操作簡(jiǎn)單，易于工業(yè)化生產(chǎn)。上述紫外光固化聚氨酯丙烯酸酯通過(guò)引入改性劑對(duì)二異氰酸酯改性，繼續(xù)與二元醇、多羥基羧酸，及功能性二元醇擴(kuò)鏈劑、羥基丙烯酸單體反應(yīng)，合成了一種新型的聚氨酯丙烯酸酯。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為一實(shí)施方式的紫外光固化聚氨酯丙烯酸酯的制備方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面主要結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)紫外光固化聚氨酯丙烯酸酯及其制備方法作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0026]如圖1所示，一實(shí)施方式的紫外光固化聚氨酯丙烯酸酯的制備方法，包括如下步驟:
[0027]步驟S110:在保護(hù)性氣體的環(huán)境下，將二異氰酸酯與改性劑混合，于60?85°C反應(yīng)1?3小時(shí)，得到改性的二異氰酸酯。
[0028]其中，改性劑與二異氰酸酯的摩爾比為1: 2。
[0029]其中，保護(hù)性氣體可以為氮?dú)饣蚨栊詺怏w。
[0030]其中，二異氰酸酯選自二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯、二苯甲烷二異氰酸酯、對(duì)苯二亞甲基二異氰酸酯、己二異氰酸酯及異佛爾酮二異氰酸酯中的至少一種。
[0031]其中，改性劑選自雙酚A、l，3_金剛烷二醇、1，3_ 二(4-羥基苯)金剛烷及1，4_環(huán)己基二甲醇中的至少一種。
[0032]步驟S120:在改性的二異氰酸酯中加入二元醇，于60?80°C攪拌反應(yīng)2?4小時(shí)，得到第一反應(yīng)液。
[0033]其中，二元醇選自聚醚二元醇、聚己內(nèi)酯二元醇及聚碳酸酯二元醇中的至少一種。
[0034]其中，所述二元醇與所述改性的二異氰酸酯的摩爾比為1: 2?6;
[0035]步驟S130:在第一反應(yīng)液中加入多羥基羧酸和催化劑，于70?80°C攪拌反應(yīng)1?2小時(shí)，得到第二反應(yīng)液。
[0036]其中，所述多羥基羧酸與所述改性的二異氰酸酯的摩爾比為0.1?0.3: 1 ;
[0037]其中，多羥基羧酸選自二羥甲基丙酸及二羥甲基丁酸中的至少一種。
[0038]其中，催化劑為二月桂酸二丁基錫。其中，催化劑的質(zhì)量為多羥基羧酸和第一反應(yīng)液的質(zhì)量的總和的0.1%?1%。
[0039]步驟S140:于50?60°C的條件下，在第二反應(yīng)液中加入2，4_ 二乙基_1，5_戊二醇，擴(kuò)鏈反應(yīng)2?3小時(shí)，得到第三反應(yīng)液。
[0040]其中，2，4_ 二乙基-1，5-戊二醇與改性的二異氰酸酯的摩爾比為0.1?0.3: 1。
[0041]步驟S150:于50?60°C的條件下，在第三反應(yīng)液中加入羥基丙烯酸酯和阻聚劑進(jìn)行封端，反應(yīng)1小時(shí)后，升溫至70?85°C，然后加入丙酮，繼續(xù)反應(yīng)2小時(shí)，得到第四反應(yīng)液。
[0042]其中，所述羥基丙烯酸酯與所述改性的二異氰酸酯的摩爾比為0.2?0.6: 1其中，羥基丙烯酸酯選自甲基丙烯酸羥乙酯、丙烯酸