[发明专利]一种水性UV聚氨酯涂料及其制备方法

说明书

本发明涉及聚氨酯涂料技术领域，具体涉及一种水性UV聚氨酯涂料及其制备方法，包括如下步骤：(1)将微晶纤维素溶解于氯化1‑甲基3‑丁基咪唑盐离子液体中；(2)往微晶纤维素溶液中加入纳米负离子粉，搅拌均匀后，得到悬浊液；(3)将悬浊液进行静电喷雾，得到复合微球；(4)将多元醇、催化剂、二异氰酸酯进行混合，升温，加入复合微球，反应得到聚氨酯固化剂；(5)将所述聚氨酯固化剂与羟基丙烯酸树脂进行混合反应，得到聚氨酯预聚体；(6)将所述聚氨酯预聚体和助剂加入至去离子水中，混合均匀后得到水性聚氨酯涂料。本发明的水性UV聚氨酯涂膜具有硬度好、附着力强、柔韧性强、抗冲击性好和负离子放射性好的特点。

技术领域

本发明涉及聚氨酯涂料技术领域，具体涉及一种水性UV聚氨酯涂料及其制备方法。

背景技术

UV固化涂料是指在一般波长在250～450nm的紫外光线的作用下进行固化的涂料。自1968年西德的拜耳公司首次推出UV固化涂料以来，仅二十年的时间内就得到飞速的发展，成为涂饰领域中的一个十分重要的产品。据有关资料介绍，世界上一些发达国家中UV涂料的应用占整个涂饰领域的10％，而日本国内UV涂料的应用占整个涂饰领域的50％。然而，相比之下，UV涂料及其涂装技术在我国的研究和应用还只是近十几年才开始的，其先进性和实用性还未得到全社会的认识和重视。

水性UV涂料在近年来得到重视与发展，但目前尚存在不少困难。首先，真正能够水溶，而在固化后完全耐水的树脂品种很少，不能满足UV涂料制备的需要；其次，能够完全水溶又能在较大波长范围内引发树脂聚合固化的光固化剂品种很少，也不能满足UV涂料制备的需要。另外，水性UV涂料体系中含有大量水分，干燥过程需要的能量较大。水的表面张力较高(72.8mN/m)，不易浸润基材，易引起涂布不均；对颜料润湿性差，影响分散。如何低温快速使涂料干燥固化，如何改善其涂布质量，是水性UV涂料工艺上急需解决的难题。

综上所述，研究开发水性UV涂料不仅具有显著的科学意义，同时具有很高的实用价值。

以丙烯酸酯(如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸羟乙酯等)和异氰酸酯为基本原料，通过共聚制备分子链上含有可供光聚合的双键、有助于水溶的羟基、可赋予涂料良好附着力和力学性能的聚氨酯结构的水性UV树脂。

目前的水性UV聚氨酯涂料功能单一，并且硬度、柔韧性和抗冲击性等性能也不足。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种水性UV聚氨酯涂料的制备方法，本发明的另一目的还在于提供该水性UV聚氨酯涂料，该水性UV聚氨酯涂料具有硬度、柔韧性和抗冲击性，并且还具有负离子放射功能。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种水性UV聚氨酯涂料的制备方法，包括如下步骤：

(1)在70-90℃温度下，将微晶纤维素按质量比4-10:100溶解于氯化1-甲基3-丁基咪唑盐离子液体中，形成微晶纤维素溶液；

(2)往步骤(1)得到的微晶纤维素溶液中加入纳米负离子粉，搅拌均匀后，得到悬浊液，所述纳米负离子粉的用量为悬浊液的2-6wt％；

(3)将步骤(2)得到的悬浊液进行静电喷雾，得到复合微球；

(4)将多元醇、催化剂、二异氰酸酯进行混合，升温至45-70℃，得到混合溶液，往混合溶液中加入复合微球，升温至70-80℃，反应3-6h，得到聚氨酯固化剂，其中，所述多元醇与二异氰酸酯的摩尔比为0.11-0.13:1，所述催化剂的用量为混合溶液的0.1-1wt％，所述复合微球与混合溶液的质量比为4-7:10；

(5)将所述聚氨酯固化剂与羟基丙烯酸树脂进行混合，在60℃-90℃下反应3-8h，得到聚氨酯预聚体，所述聚氨酯固化剂的-NCO与羟基树脂的-OH的摩尔比为1.0-1.2:1；