[发明专利]一种UV固化蓖麻油基水性聚氨酯分散体及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种UV固化蓖麻油基水性聚氨酯分散体及其制备方法与应用，属于水性聚氨酯分散体技术领域。本发明采用分步投料合成工艺，将2,2‑二羟甲基丙酸先于蓖麻油投料，与二异氰酸酯发生线型缩聚反应；再向体系中加入蓖麻油，此时体系发生了体型缩聚；这种加入顺序有益于后期乳化时形成稳定的水性分散体。整个配方中‑OH与‑NCO的摩尔比为0.91，提高了分散体的粒径和分散体在室温下水分挥发速度。季戊四醇三丙烯酸酯的加入，使产物分子中含有活泼端双键，在合适的光引发剂和UV照射下，双键迅速反应，大幅提高了蓖麻油基水性聚氨酯树脂的交联密度，进而提高了UV固化蓖麻油基水性聚氨酯分散体的力学性能和耐水性。

技术领域

本发明涉及水性聚氨酯分散体技术领域，尤其涉及一种UV固化蓖麻油基水性聚氨酯分散体及其制备方法与应用。

背景技术

近年来随着石化资源日趋枯竭以及由此而引起的严重环境污染，人们将目光转向取之不尽、用之不竭、可生物降解、对环境友好的天然可再生资源。蓖麻油是一种可再生的天然非食用原料，含有许多羟基，可以代替传统多元醇，直接与二异氰酸酯反应形成体型的高支化聚氨酯分子，这使得材料不仅良好的韧性、易生物降解和生物相容性，还具有较高的强度、硬度和良好的耐水性。

但是，在水性聚氨酯体系中，过高的蓖麻油含量会造成固化速度慢、耐水性差和力学性能差的问题，不利于材料的广泛应用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种UV固化蓖麻油基水性聚氨酯分散体及其制备方法与应用，本发明提供的制备方法制得的分散体虽然含有高含量的蓖麻油，但具有优异的固化速度、耐水性和力学性能。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供一种UV固化蓖麻油基水性聚氨酯分散体的制备方法，包括以下步骤：

(1)将2,2-二羟甲基丙酸、二异氰酸酯、二元醇扩链剂、二月桂酸二丁基锡和第一丁酮混合，进行第一阶段加成反应后；加入蓖麻油和第二丁酮，进行第二阶段加成反应；加入季戊四醇三丙烯酸酯，继续进行第三阶段加成反应，得到反应液；

(2)在所述反应液中加入碱，进行中和反应，得到预聚体；

(3)将所述预聚体与水混合乳化，并除去丁酮，得到蓖麻油基水性聚氨酯；

(4)将所述蓖麻油基水性聚氨酯与光引发剂混合，得到所述UV固化蓖麻油基水性聚氨酯分散体；

整体反应体中-OH与-NCO的摩尔比为0.91。

优选地，所述二异氰酸酯包括异佛尔酮二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯混合物、异佛尔酮二异氰酸酯和二苯甲烷二异氰酸酯混合物中的一种。

优选地，所述二元醇扩链剂包括1,4-丁二醇、乙二醇、1,2-丙二醇和1,3-丙二醇中的一种或几种。

优选地，所述蓖麻油的质量为2,2-二羟甲基丙酸、二异氰酸酯、二元醇扩链剂、蓖麻油、季戊四醇三丙烯酸酯和碱总质量的50％。

优选地，所述2,2-二羟甲基丙酸的质量为2,2-二羟甲基丙酸、二异氰酸酯、二元醇扩链剂、蓖麻油、季戊四醇三丙烯酸酯和碱总质量的5～7％。

优选地，所述碱与2,2-二羟甲基丙酸的摩尔比为1：1。

优选地，所述第一丁酮和第二丁酮的总质量为2-二羟甲基丙酸、二异氰酸酯、二元醇扩链剂、蓖麻油、季戊四醇三丙烯酸酯和碱总质量的150％。

优选地，所述光引发剂包括DAROCURE TPO、IRGACURE 2100或IRGACURE 819。

本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的UV固化蓖麻油基水性聚氨酯分散体，所述UV固化蓖麻油基水性聚氨酯分散体的理论固含量为25％。