[发明专利]一步法合成的紫外光固化的水溶性聚氨酯丙烯酸酯低聚物及其方法

说明书

本发明涉及一步法快速制备水溶性聚氨酯低聚物的合成方法。具体来说，紫外光固化的水溶性聚氨酯的合成通过几个部分设计完成：采用双元异氰酸酯一端与含羟基的多官能团丙烯酸酯反应制成紫外光固化特性部分，另一端与聚醇和羧酸的氨基反应实现水溶性，采用小分子有机胺中和掉羧酸，最后分散到水中。该方法在5小时内完成，可以极大提高水溶性聚氨酯的合成效率，得到的紫外光固化水溶性聚氨酯涂料的成膜性与稳定性都很好。

技术领域

本发明属于紫外光固化低聚物制备领域，特别涉及一种高效地制备水溶性聚氨酯丙烯酸涂料的紫外光固化聚合物的制备方法。

背景技术

紫外光固化水性涂料是一项将传统的紫外光固化技术和水性涂料技术相结合的新技术，具有节能环保、对人体健康无影响、安全性好等诸多优点，近十年来得到迅猛发展和广泛应用，并已成为绿色涂料发展的一个重要方向之一，由于积极响应并符合国家社会环保涂料的发展政策方向，未来将有巨大的应用发展空间。

紫外光固化水性涂料是由水性紫外光预聚物、光引发剂、水和各种添加剂(消泡剂、流平剂及颜填料等)组成。水性紫外光预聚物是水性紫外光固化体系最重要的组成部分，其决定着固化膜的力学性能、物理机械性能、耐磨性，耐化学药品性及光固化速率等性能。光引发剂是水性紫外光固化体系的主要成分，其在紫外光的照射下，经激发发生化学变化，裂解产生活性中间体(活性自由基或阳离子)，进而引发体系中不饱和双键发生聚合和交联反应，它对光固化涂料的光固化速度起着决定性作用，在紫外光固化水性涂料中，光引发剂的用量很少，一般在3％～5％左右，最大用量不超过7％～10％。在实际的应用中，其对固化膜的最终性能有一定影响。所以，水性紫外光预聚物及光引发剂一直都是水性紫外光固化体系的研究热点。

水性紫外光预聚物主要有水性聚氨酯丙烯酸酯、水性环氧丙烯酸酯及水性聚酯丙烯酸酯三类。

发明内容

本发明主要涉及水性聚氨酯丙烯酸酯低聚物，为了响应国家绿色环保涂料发展的呼吁，本发明提出一步法快速制备水溶性聚氨酯的合成方法，本发明有利促进类似涂料开发效率，提高紫外光固化水溶性聚氨酯涂料的生产效率，加快推进市场化开发及优化进程。

本发明的技术方案为：一步法制备的紫外光固化的水溶性聚氨酯低聚物，所述低聚物组成为：

i)双元异氰酸酯；

ii)含羟基的多官能团丙烯酸酯；

iii)聚醇；

iv)氨基羧酸；

v)小分子有机胺；

按照双元异氰酸酯与含羟基的多官能团丙烯酸酯、聚醇、氨基羧酸、小分子有机胺摩尔比为1:0.2-1.5:0.3-1.0:0.4-1.2:0.4-1.2的比例备料；所述的含羟基的多官能团丙烯酸酯是指两官能团以上的丙烯酸酯。

所述的双元异氰酸酯是指异佛尔酮二异氰酸酯IPDI或甲苯二异氰酸酯TDI中任意一种或多种。

所述的含羟基的多官能团丙烯酸酯是指三羟甲基二丙烯酸酯，季戊四醇三丙烯酸酯中的任意一种或多种。

所述的聚醇是指聚乙二醇或聚丙二醇中任意一种或多种，分子量在500-1200之间；

所述的氨基羧酸是不限于β-氨基丙酸、1-氨基环丙烷羧酸中的任意一种或多种。

所述的小分子有机胺是指二乙胺或三乙胺中的任意一种或多种。

所述的阻聚剂是对羟基苯甲醚，总用量为丙烯酸羟基酯总质量的0.2％。