紫外光固化水性防霧樹脂及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及紫外光固化涂料領(lǐng)域，特別地，涉及一種紫外光固化水性防霧樹脂。此 外，本發(fā)明還涉及一種包括上述紫外光固化水性防霧樹脂的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在日常生活中，由于塑膠或玻璃兩側(cè)存在明顯的溫差和濕度差。溫度較高一側(cè)的 空氣中，汽化液體遇到塑膠或玻璃等材料時(shí)會(huì)凝結(jié)在其表面形成流動(dòng)性較差的小液滴，使 塑膠或玻璃表面產(chǎn)生霧氣。這些小液滴可使光線產(chǎn)生不規(guī)則的散射、反射和衍射，影響了塑 膠或玻璃等材料對(duì)光線的透射能力。
[0003] 為了減少上述現(xiàn)象的發(fā)生，現(xiàn)有技術(shù)中存在多種針對(duì)塑膠或玻璃表面進(jìn)行改進(jìn)的 方法。例如（1)表面活性劑直接滲入法；（2)表面活性劑直接涂覆法；（3)高分子材料涂覆法。 第1)~2)種方法所形成的防霧涂層穩(wěn)定性較差，防霧效果難以持久，需經(jīng)常重復(fù)多次在塑 膠或玻璃表面進(jìn)行活性劑處理。方法3)的防霧效果好，且防霧涂層耐磨，防霧效果持久。但 是現(xiàn)有的高分子涂料制備過程中需加入多種有機(jī)溶劑，其環(huán)境友好性有所欠缺，而且不是 水性涂料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供了一種紫外光固化水性防霧樹脂及其制備方法，以解決現(xiàn)有的高分子 涂料制備需加入有機(jī)溶劑、且不是水性涂料的技術(shù)問題。
[0005] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
[0006] 本發(fā)明一方面提供了一種紫外光固化水性防霧樹脂，具有以下結(jié)構(gòu)式：
[0007]
[0008] 其中，111、114、9、3、13和〇分別代表各單體的聚合度，各單體的聚合度取值以紫外光 固化水性防霧樹脂的數(shù)均分子量為5000-100000為限，111、11、？4、 &、13和(3均為正整數(shù)。
[0009] R1和異氰酸酯基團(tuán)形成二異氰酸酯類化合物,R1為二異氰酸酯類化合物的母體結(jié) 構(gòu)，二異氰酸酯類化合物為甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸 酯、異佛爾酮二異氰酸酯或二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯。
[0010] R2選自以下基團(tuán)中的一種：
[0012 ] R3和R4分別選自為H和CH3中的一種。
[0013]也為-〇-N+H( C2H5OH) 3、-0-N+H (C2H5) 3 或-0-K+ 〇
[0014] 進(jìn)一步地，心為異佛爾酮二異氰酸酯的母體結(jié)構(gòu)， R3為H，R4為CH3, R5 為-0-N+H(C2H5OH)3。
[0015] 進(jìn)一步地，紫外光固化水性防霧樹脂的數(shù)均分子量為50000-100000。
[0016] 進(jìn)一步地，步驟（1)中，二羥甲基丙酸與含R1的二異氰酸酯類化合物在60°C下反應(yīng) 2小時(shí)，加入丙烯酸羥乙酯在90°C反應(yīng)2小時(shí)。
[0017]進(jìn)一步地，步驟(2)中的反應(yīng)溫度為90°C，反應(yīng)時(shí)間為8小時(shí)。
[0018]進(jìn)一步地，步驟(3)中，化合物2與化合物1在90°C條件下反應(yīng)4小時(shí)，加入三乙醇胺 在90°C反應(yīng)0.5小時(shí)。
[0019] 本發(fā)明另一方面提供一種紫外光固化水性防霧樹脂的制備方法，包括以下步驟：
[0020] (1)以二月桂酸二丁基錫或?qū)妆交撬釣榇呋瘎u甲基丙酸與含心的二異氰 酸酯類化合物在40~60°C下反應(yīng)0.5~2小時(shí)，再加入含R 2的羥基丙烯酸酯，加熱至70~90 °C反應(yīng)0.5~2小時(shí)，得到化合物1。二異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、 六亞甲基二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯或二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯。羥基丙烯酸酯為 甲基丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥丙酯、丙烯酸羥丙酯或季戊四醇三丙烯酸 酯。
[0021] (2)在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將丙烯酸異辛酯、N，N-亞甲基二丙烯酰胺、含R5的第一單體、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、N，N-二甲基丙烯酰胺、偶氮二異丁腈和含R 3的第二單體在60~90 °C反應(yīng)4~8小時(shí)，得到化合物2。第一單體為甲基丙烯酸甲酯或丙烯酸甲酯，第二單體為甲 基丙烯酸羥乙酯或丙烯酸羥乙酯。
[0022] (3)將化合物1和化合物2在60~90°C條件下反應(yīng)0.5~4小時(shí)。再加入堿性化合物， 在60~90°C反應(yīng)0.1~0.5小時(shí)，得到紫外光固化水性防霧樹脂。堿性化合物為三乙醇胺、三 乙胺或氫氧化鉀。
[0023]進(jìn)一步地，步驟（1)中，二羥甲基丙酸、二異氰酸酯類化合物和羥基丙烯酸酯的摩 爾比為1:2~2.5:1~1.5。催化劑的質(zhì)量為二羥甲基丙酸、二異氰酸酯類化合物和羥基丙烯 酸酯總質(zhì)量的0.2~1 %。
[0024] 進(jìn)一步地，步驟(2)中，丙烯酸異辛酯、N，N_亞甲基二丙烯酰胺、第一單體、2-丙烯 酰胺-2-甲基丙磺酸、N，N-二甲基丙烯酰胺、第二單體的摩爾比為1:0.1~0.4:0.8~1:0.4 ~0.8:0.4~0.8:0.6~1.2,偶氮二異丁腈用量為其余反應(yīng)原料總質(zhì)量的0.1~0.5%。 [0025] 進(jìn)一步地，步驟(3)中，化合物2和化合物1的摩爾比為1:0.2~0.8。
[0026] 本發(fā)明具有以下有益效果：上述紫外光固化水性防霧樹脂中引入了具有良好親 水、吸濕性的分子鏈段和官能團(tuán):N，N_二甲基丙烯酰胺具有優(yōu)異的吸濕性和防靜電性、甲基 丙烯酸羥乙酯或丙烯酸羥乙酯提供親水性的羥基官能團(tuán)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸鹽提 供親水性、N，N_亞甲基二丙烯酰胺作為交聯(lián)劑且具有高吸水特性，因此，由于大量親水、吸 水性官能團(tuán)的存在，可賦予紫外光固化水性防霧樹脂優(yōu)異的防霧性能，并且其為水性涂料， 固化涂層的水接觸角可達(dá)5~20°。
[0027] 除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。 下面將參照?qǐng)D，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
【附圖說明】
[0028] 構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí) 施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：
[0029] 圖1是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的紫外光固化水性防霧樹脂的制備方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定 和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。
[0031] 參照?qǐng)D1，本發(fā)明一方面提供了一種紫外光固化水性防霧樹脂，具有以下結(jié)構(gòu)式：
[0033]其中，111、114、9、3、13和〇分別代表各單體的聚合度，各單體的聚合度取值以紫外光 固化水性防霧樹脂的數(shù)均分子量為5000-100000為限，111、11、？4、&、13和(3均為正整數(shù)。
[0034] R1和異氰酸酯基團(tuán)形成二異氰酸酯類化合物,R1為二異氰酸酯類化合物的母體結(jié) 構(gòu)，二異氰酸酯類化合物為甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸 酯、異佛爾酮二異氰酸酯或二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯。
[0035]辦選自以下基團(tuán)中的一種：
[0037] R3、R4、R5分別選自為H和CH3中的一種。
[0038] R6 為-0-N+H( C2H5OH) 3、-0-N+H (C2H5) 3 或-0-K+。
[0039]紫外光固化水性防霧樹脂由多個(gè)化合物單體聚合而成。心為二異氰酸酯類化合物 的母體結(jié)構(gòu)，即二異氰酸酯類化合物的結(jié)構(gòu)單元，異氰酸酯基團(tuán)在Ri表示的母體結(jié)構(gòu)上形 成二異氰酸酯類化合物。具體在紫外光固化水性防霧樹脂中，二異氰酸酯類化合物的兩個(gè) 異氰酸酯基團(tuán)均參與反應(yīng)，
，具體如紫外光固化水性防霧樹脂結(jié) 構(gòu)式中所示。上述二異氰酸酯類化合物中某些物質(zhì)包含多種同分異構(gòu)體，R1為相應(yīng)結(jié)構(gòu)對(duì) 應(yīng)的母體結(jié)構(gòu)。以以為甲苯二異氰酸酯的母體結(jié)構(gòu)為例進(jìn)行說明。甲苯二異氰酸酯包括
種異構(gòu)體，相應(yīng)的Ri
[0040] 辦為羥基丙烯酸酯類化合物的結(jié)構(gòu)單元，羥基丙烯酸酯類化合物包括甲基丙烯酸 羥乙酯、丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥丙酯、丙烯酸羥丙酯或季戊四醇三丙烯酸酯。羥基丙 烯酸酯類化合物的末端羥基除去H得到R 2基團(tuán)。
[0041] 本發(fā)明具有以下有益效果：上述紫外光固化水性防霧樹脂中引入了具有良好親 水、吸濕性的分子鏈段和官能團(tuán):N，N_二甲基丙烯酰胺具有優(yōu)異的吸濕性和防靜電性、甲基 丙烯酸羥乙酯或丙烯酸羥乙酯提供親水性的羥基官能團(tuán)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸鹽提 供親水性、N，N_亞甲基二丙烯酰胺作為交聯(lián)劑且具有高吸水特性，因此，由于大量親水、吸 水性官能團(tuán)的存在，可賦予紫外光固化水性防霧樹脂優(yōu)異的