[发明专利]一种紫外光固化水性聚氨酯面涂树脂及其制备方法和应用

说明书

技术领域  

本发明涉及一种紫外光固化水性聚氨酯面涂树脂及其制备方法和应用。 

背景技术  

随着塑料装饰镀膜的发展和塑料代金属制品的不断开发，真空镀膜技术较多的应用于塑料金属化制品中。在塑料制品上进行真空镀膜，可赋予塑料制品金属外观，提高耐磨性等综合性能。本发明较传统真空镀膜涂料，具有固化速度快、VOC零排放等优点。

    王兆勤等人在中国专利CN 101260276A中公开了一种水溶性真空镀膜涂料的制备方法。专利里描述用植物油及其脂肪酸、多元醇、酚醛树脂、酸酐等制备了水溶性的真空镀膜涂料，以气干或低温烘干方式成膜，适用于塑料、金属、玻璃、纸张等基材。

    李志民等人在中国专利CN 101787243A中公开了一种水性紫外光固化真空镀膜底漆/面漆涂料的制备方法。其专利所述涂料由改性聚氨酯丙烯酸酯、引发剂、表面助剂、助溶剂和水组成，其流平性好，对塑胶的附着力好，同时具有水溶和油溶性能。

何吉刚等人在中国专利CN 101250339A中公开了一种紫外光固化真空镀膜底漆/面漆涂料的制备方法。专利中所述底漆选用脂肪族聚氨酯丙烯酸酯及环氧丙烯酸酯，面漆选用大分子树脂及聚氨酯丙烯酸酯，再添加光引发剂、附着力促进剂、稀释剂等助剂配制的底漆提高了镀膜层的平整度和附着力；配制的面漆赋予了膜层表面良好的耐磨性。

真空镀膜用树脂粘度一般较大，需加入活性稀释剂。但活性稀释剂的加入又会影响附着力。为降低树脂粘度而又不影响附着力，同时要求环保的情况下，我们需要一种以清洁无污染的非反应性物质作为溶剂（水）的树脂。本专利发明的环氧改性聚氨酯丙烯酸酯，作为水性光固化真空镀膜面涂树脂，不仅附着力好、耐磨性好，且可以以水为溶剂，清洁无污染。可广泛应用于汽车装饰零件、灯具零件、玩具及日用小商品等诸多领域真空镀膜的面漆涂料。    

发明内容  

本发明旨在提供一种紫外光固化水性聚氨酯面涂树脂，由下述重量份数的材料组成：

二异氰酸酯                                    30~42；

聚酯（醚）二元醇              30~44；

    （甲基）丙烯酸羟基酯                  7~11；

环氧树脂                       8~10；

1,4-丁二醇                       2~4；

2,2-二羟甲基丙酸                8~10；

三乙胺                          6~8；

无水乙醇                        6~8；

去离子水                                          6~8；

阻聚剂                         0.01~0.05 。

所述的二异氰酸酯采用下列一种或几种：二苯甲烷二异氰酸酯（MDI）、甲苯二异氰酸酯（TDI）、异佛尔酮二异氰酸（IPDI）。

所述的聚酯（醚）二元醇采用下列一种或几种：聚酯（醚）二元醇-600、聚酯（醚）二元醇-800、聚酯（醚）二元醇-1000。

所述的（甲基）丙烯酸羟基酯采用下列一种或几种：丙烯酸羟乙酯（HEA）、甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）、丙烯酸羟丙酯（HPA）、甲基丙烯酸羟丙酯（HPMA）。

所述的环氧树脂采用E-51 。

所述的1,4-丁二醇进行严格除水；所述的2,2-二羟甲基丙酸进行严格除水。

所述的三乙胺纯度不小于99%；所述的无水乙醇纯度不小于99.5%。

所述的阻聚剂采用下列一种或几种：叔丁基对苯二酚、对甲氧基苯酚、对甲氧基苯二酚和2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氮氧自由基（TEMPO）。

本发明还提供一种所述的紫外光固化水性聚氨酯面涂树脂的制备方法，具有如下步骤：

  （1）聚氨酯预聚体的合成：在水浴超级恒温器上装上四口烧瓶、机械搅拌器、滴液漏斗和回流冷凝管；然后在四口反应瓶中加入 鼓过氮气的二异氰酸酯，缓慢升温至70～90℃，一边搅拌一边滴加鼓过氮气的聚酯（醚）二元醇和丙酮溶解的环氧树脂，反应过程始终在氮气保护下进行，反应2~3 h后降温，得到聚氨酯预聚体I；