專利名稱：：紫外光固化的水性聚氨酯樹脂及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種聚氨酯樹脂，特別涉及一種紫外光固化的水性聚氨酯樹脂及其制備方法，屬于高分子材料
技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
：紫外光固化的水性聚氨酯樹脂是以水代替有機(jī)溶劑作為分散介質(zhì)的新型聚氨酯體系，因其無污染、安全可靠、機(jī)械性能優(yōu)良、相容性好、易于改性等優(yōu)點(diǎn)，在涂料和膠粘劑領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。目前，己經(jīng)有許多文獻(xiàn)報(bào)道了紫外光固化的水性聚氨酯樹脂，如刊名《涂料技術(shù)與文摘》公開的《水性UV固化聚氨酯分散體的合成及其性能研究》，中國(guó)科技大學(xué)高分子科學(xué)與工程系，合肥230026，作者李維虎等?？逗洗髮W(xué)報(bào)》2003年30巻4期公開的《水性聚氨酯丙烯酸酯預(yù)聚物UV固化的涂膜性能研究》，作者趙旭等?？逗铣上鹉z工業(yè)》2004年27巻3期公開的《紫外光固化水性聚氨酯丙烯酸酯》作者王得寧等。上述文獻(xiàn)報(bào)道的技術(shù)，固化聚氨酯涂膜的交聯(lián)度不高，相對(duì)分子量較小，耐化學(xué)品性能較差，不能同時(shí)能兼顧硬度和柔韌性的要求。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)不足，而提供一種紫外光固化的水性聚氨酯樹脂。本發(fā)明的另一目的是提供種紫外光固化的水性聚氨酯樹脂的制備方法。本發(fā)明解決問題采取的技術(shù)方案為紫外光固化的水性聚氨酯樹脂，其特征是，其結(jié)構(gòu)通式為-『嚴(yán)pfHCOCTN(C2H5)3FT所述的紫外光固化的水性聚氨酯樹脂的制備方法，包括如下步驟1)將5080重量份的聚醚多元醇和3050重量份的多異氰酸酯加入反應(yīng)釜中，在6080。C下反應(yīng)L52.5h;2)向反應(yīng)釜中加入610重量份的二羥甲基丙酸，在6080。C下反應(yīng)L52.5h;3)向步驟2)反應(yīng)后的產(chǎn)物中加入2030重量份的丙酮，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加入1020重量份的單羥基丙烯酸酯、0.11重量份的二月桂酸二丁基錫和0.51.5重量份的2，6二叔丁基對(duì)甲酚，在溫度為80卯'C下反應(yīng)2.53.5h;4)向步驟3)反應(yīng)后的產(chǎn)物中加入1530重量份的季戊四醇二丙烯酸酯，在溫度為5070'C下反應(yīng)2.53.5h，然后加入0.53重量份的三乙胺中和；5)向步驟4)反應(yīng)后的產(chǎn)物中加入100200重量份的水?dāng)嚢杌旌?，并真空脫去丙酮，即得產(chǎn)品。所述的紫外光固化的水性聚氨酯樹脂的制備方法，其中步驟1)中所述的聚醚多元醇的分子量為10003000，所述的多異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯中的任意一種。所述的紫外光固化的水性聚氨酯樹脂的制備方法，其中步驟1)中所述的聚醚多元醇的分子量?jī)?yōu)選為1000,所述的多異氰酸酯優(yōu)選甲苯二異氰酸酯。所述的紫外光固化的水性聚氨酯樹脂的制備方法，其中步驟3)中所述的單羥基丙烯酸酯為丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯、季戊四醇三丙烯酸酯中的任意一種。所述的紫外光固化的水性聚氨酯樹脂的制備方法，其中步驟3)中所述的單羥基丙烯酸酯優(yōu)選丙烯酸酯羥丙酯。所述的紫外光固化的水性聚氨酯樹脂的制備過程如下-產(chǎn)320CN~ET^NCO+HOCH2—廠CH3OH-COOHHf嚴(yán)PfHCOO—N(C2Hs)3H—本發(fā)明的有益效果是將聚醚二醇引入聚氨酯主鏈中，并用單羥基丙烯酸酯類的單體封端這樣聚氨酯鏈中可以引入更多的雙鍵進(jìn)行交聯(lián)聚合，提高了涂膜的交聯(lián)和相對(duì)分子量，有效提高了UV固化水性體系的耐化學(xué)品性能，同時(shí)能兼顧硬度和柔韌性兩面性能。產(chǎn)品具有良好的涂膜硬度和柔韌性，環(huán)保無毒，生產(chǎn)成本低。以固體份10%50%的水性聚氨酯樹脂。以5%10%的丙烯酸酯稀釋劑，以0.1%10%的光引發(fā)劑，以0,1%1%的助劑，制成了可光固化的水性涂料。其性能如表l-表l<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>具體實(shí)施例方式本發(fā)明實(shí)施例所用聚醚多元醇為天津石化的N210產(chǎn)品，多異氰酸酯為德國(guó)拜耳公司的產(chǎn)品，單羥基丙烯酸酯為上海高橋石化公司的產(chǎn)品，二羥甲基丙酸為瑞典Perstor公司的產(chǎn)品，季戊四醇二丙烯酸酯為臺(tái)灣長(zhǎng)興化學(xué)公司的產(chǎn)品。實(shí)施例1紫外光固化的水性聚氨酯樹脂的制備1)將55重量份的分子量為1000的聚醚多元醇和30重量份的甲苯二異氰酸酯加入反應(yīng)釜中，在8(TC下反應(yīng)2h;2)向反應(yīng)釜中加入9重量份的二羥甲基丙酸，在7(TC下反應(yīng)2h;3)向步驟2)反應(yīng)后的產(chǎn)物中加入25重量份的丙酮，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加入18重量份的丙烯酸羥丙酯、0.5重量份的二月桂酸二丁基錫和0.8重量份的2,6二叔丁基對(duì)甲酚，在溫度為90'C下反應(yīng)3h;4)向步驟3)反應(yīng)后的產(chǎn)物中加入25重量份的季戊四醇二丙烯酸酯，在溫度為60'C下反應(yīng)3h，然后加入0.6重量份的三乙胺中和；5)向步驟4)反應(yīng)后的產(chǎn)物中加入170重量份的水?dāng)嚢杌旌?，并真空脫去丙酮，即得產(chǎn)口叩o實(shí)施例2紫外光固化的水性聚氨酯樹脂的制備-1)將50重量份的分子量為1000的聚醚多元醇和35重量份的異佛爾酮二異氰酸酯加入反應(yīng)釜中，在70'C下反應(yīng)2.5h;2)向反應(yīng)釜中加入8重量份的二羥甲基丙酸，在70'C下反應(yīng)2.5h;3)向步驟2)反應(yīng)后的產(chǎn)物中加入30重量份的丙酮，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加入15重量份的丙烯酸羥丙酯、0.5重量份的二月桂酸二丁基錫和0.8重量份的2，6二叔丁基對(duì)甲酚，在溫度為80'C下反應(yīng)3h;4)向步驟3)反應(yīng)后的產(chǎn)物中加入20重量份的季戊四醇二丙烯酸酯，在溫度為6(TC下反應(yīng)3h，然后加入0.6重量份的三乙胺中和；5)向步驟4)反應(yīng)后的產(chǎn)物中加入160重量份的水?dāng)嚢杌旌?，并真空脫去丙酮，即得產(chǎn)口叩o實(shí)施例3紫外光固化的水性聚氨酯樹脂的制備1)將50重量份的分子量為IOOO的聚醚多元醇，40重量份的甲苯二異氰酸酯加入反應(yīng)釜中在70。C反應(yīng)2.5h.2)向反應(yīng)釜中加入8重量份的二羥甲基丙酸，在70'C下反應(yīng)2.5h.3)向步驟2)反應(yīng)后的產(chǎn)物中加入30重量份的丙酮，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加入15重量份的丙烯酸羥乙酯、0.5重量份的二月桂酸二丁基錫和0.8重量份的2,6二叔丁基對(duì)甲酚，在溫度為80。C下反應(yīng)3h;4)向步驟3)反應(yīng)后的產(chǎn)物中加入20重量份的季戊四醇二丙烯酸酯，在溫度為6(TC下反應(yīng)3h，然后加入0.6重量份的三乙胺中和；5)向步驟4)反應(yīng)后的產(chǎn)物中加入160重量份的水?dāng)嚢杌旌?，并真空脫去丙酮，即得產(chǎn)n叫o實(shí)施例4制備的紫外光固化的水性聚氨酯樹脂的性能測(cè)定1)固含量-按重量法測(cè)定固體含量。將少量樣品置于稱量瓶中在分析天平上稱重后放入箱在120'C烘1個(gè)小時(shí)至恒重。2)總揮發(fā)性有機(jī)化合物(TVOC):TVOC的測(cè)定采用分步方法進(jìn)行(l)測(cè)定水性涂料或樹脂中總揮發(fā)物含量；(2)應(yīng)用電位滴定法用KarIFischer試劑測(cè)定水的含量(或采用氣相色譜法)；(3)測(cè)定水性涂料或樹脂的密度；(4)用氣相色譜法測(cè)定免檢溶劑的含量(目前我國(guó)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中不作要求)；(5)計(jì)算得到TV0C含量。3)黏度用旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)，根據(jù)里程表選擇適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)速，系數(shù)確定。測(cè)定時(shí)指針刻度盤上指示的讀數(shù)必須乘上系數(shù)表的特定系數(shù)才為測(cè)得的絕對(duì)黏度(Mpa.s)。轉(zhuǎn)速為60rpm，選用2號(hào)轉(zhuǎn)子，溫度25'C。4)涂膜擺桿硬度采用GB/T1730-1993的方法測(cè)試。各實(shí)施例制得的產(chǎn)品的性能測(cè)試結(jié)果如表2:表2<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權(quán)利要求1、紫外光固化的水性聚氨酯樹脂，其特征是，其結(jié)構(gòu)通式為2、按照權(quán)利要求1所述的紫外光固化的水性聚氨酯樹脂的制備方法，其特征是，包括如下步驟1)將5080重量份的聚醚多元醇和3050重量份的多異氰酸酯加入反應(yīng)釜中，在6080。C下反應(yīng)1.5~2.5h:2)向反應(yīng)釜中加入610重量份的二羥甲基丙酸，在6080'C下反應(yīng)1.5~2.5h;3)向步驟2)反應(yīng)后的產(chǎn)物中加入2030重量份的丙酮，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加入1020重量份的單羥基丙烯酸酯、0.11重量份的二月桂酸二丁基錫和0.51.5重量份的2,6二叔丁基對(duì)甲酚，在溫度為8090'C下反應(yīng)2.53.5h;4)向步驟3)反應(yīng)后的產(chǎn)物中加入1530重量份的季戊四醇二丙烯酸酯，在溫度為507(TC下反應(yīng)2.53.5h，然后加入0.53重量份的三乙胺中和；5)向步驟4)反應(yīng)后的產(chǎn)物中加入100200重量份的水?dāng)嚢杌旌希⒄婵彰撊ケ?，即得產(chǎn)品。3、按照權(quán)利要求2所述的紫外光固化的水性聚氨酯樹脂的制備方法，其特征是，步驟l)中所述的聚醚多元醇的分子量為10003000，所述的多異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯中的任意一種。4、按照權(quán)利要求3所述的紫外光固化的水性聚氨酯樹脂的制備方法，其特征是，步驟l)中所述的聚醚多元醇的分子量為1000,所述的多異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯。5、按照權(quán)利要求2所述的紫外光固化的水性聚氨酯樹脂的制備方法，其特征是，步驟3)中所述的單羥基丙烯酸酯為丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯、季戊四醇三丙烯酸酯中的任意一種。6、按照權(quán)利要求5所述的紫外光固化的水性聚氨酯樹脂的制備方法，其特征是，步驟3)中所述的單羥基丙烯酸酯為丙烯酸酯羥丙酯。全文摘要本發(fā)明公開了一種紫外光固化的水性聚氨酯樹脂，其結(jié)構(gòu)通式為右式，該種紫外光固化的水性聚氨酯樹脂將聚醚二醇引入聚氨酯主鏈中，并用單羥基丙烯酸酯類的單體封端這樣聚氨酯鏈中可以引入更多的雙鍵進(jìn)行交聯(lián)聚合，提高了涂膜的交聯(lián)和相對(duì)分子量，有效提高了UV固化水性體系的耐化學(xué)品性能，同時(shí)能兼顧硬度和柔韌性兩面性能。文檔編號(hào)C08G18/67GK101613449SQ20091001733公開日2009年12月30日申請(qǐng)日期2009年7月27日優(yōu)先權(quán)日2009年7月27日發(fā)明者關(guān)存洲,肖志軍申請(qǐng)人:青島富臣化工有限公司