一种萜烯改性光固化水性聚氨酯的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种萜烯改性光固化水性聚氨酯的制备方法，包括顺序相接的如下步骤：(1)将萜烯、交联剂、丙烯酸和水性聚氨酯混匀；(2)将步骤(1)所得的物料中加入引发剂反应2‑4h，然后铺膜、紫外光照射后，得到萜烯改性光固化水性聚氨酯。本发明专利技术萜烯改性光固化水性聚氨酯的制备方法，步骤少，容易操作，所制备的萜烯改性光固化水性聚氨酯，具有良好的耐热性、耐水性、力学性能、硬度及耐溶剂性，镜面光泽达到100，附着力1级，柔韧性1mm，表干时间低于4秒，成膜时间2分钟，拉伸强度＞20.0Mpa，Tg＞17℃，耐水性优良，耐溶剂性合格。

Preparation method of terpene modified photocurable waterborne polyurethane

The invention discloses a preparation method of terpene modified light-curable waterborne polyurethane, which comprises the following steps: (1) mixing terpenes, crosslinking agents, acrylic acid and waterborne polyurethane; (2) adding initiator to the material obtained by step (1) reacting for 2 to 4 hours, then coating and ultraviolet irradiation, to obtain terpene modified light. Curing waterborne polyurethane. The preparation method of terpene modified light-cured waterborne polyurethane has fewer steps and is easy to operate. The terpene modified light-cured waterborne polyurethane has good heat resistance, water resistance, mechanical properties, hardness and solvent resistance, mirror gloss of 100, adhesion of 1 grade, flexibility of 1 mm, surface drying time of less than 4 seconds. The film forming time is 2 minutes, tensile strength > 20.0Mpa, Tg > 17 C, good water resistance and solvent resistance.

【技术实现步骤摘要】
一种萜烯改性光固化水性聚氨酯的制备方法
本专利技术涉及一种萜烯改性光固化水性聚氨酯的制备方法，属于光固化水性聚氨酯的制备方法。
技术介绍
水性聚氨酯(WPU)是一种环境友好型的高分子，它除了具有传统的溶剂型聚氨酯的特点：良好的柔韧性、耐低温性和耐疲劳性等，还具有环保、节能、安全可靠、使用方便等优点，但大部分水性聚氨酯仍存在耐水性低、耐溶剂性差、不易干燥等缺点，使用起来具有一定局限性。为了提高水性聚氨酯材料的各项性能，扩大其应用范围，近年来对水性聚氨酯材料的改性研究得到较大的发展，尤其是对水性聚氨酯原料的改性更是成为研究的热点。中国专利文献CN108034349A公开了一种双组分水性聚氨酯乳液，采用聚碳酸酯二醇2000和2-甲基戊烷二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯合成成预聚体，在预聚体中加入二羟甲基丙酸，三甲基戊二醇，甘油，再加入氨水进行中和反应，然后加入八硝基倍半硅氧烷，充分搅拌，最后加入去离子水高速剪切乳化，旋转蒸发除去有机溶剂后，得到单组分水性聚氨酯乳液，在八硝基倍半硅氧烷改性水性聚氨酯多元醇分散体中加入消泡剂和流平剂，再与多异氰酸酯固化剂混合，得到八硝基倍半硅氧烷改性双组分水性聚氨酯乳液。具有较好的耐水性和耐热性，但其成膜速度及力学性能有待提高。中国专利文献CN101568564A公开了一种水性聚氨酯树脂组合物，通过多异氰酸酯、含有聚氧乙烯侧链的二醇、含有至少1个羟基的(甲基)丙烯酸酯反应制备，虽然产品的制备成本较低，但是力学性能及耐热性能仍显不足。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的水性聚氨酯硬度小、耐热、耐水性差、成膜慢、力学性能不好的缺点，本专利技术提供一种萜烯改性光固化水性聚氨酯的制备方法，制备的水性聚氨酯具有拉伸强度大、成膜快、耐热耐水性好、耐化学试剂性好等特点。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案如下：一种萜烯改性光固化水性聚氨酯的制备方法，包括顺序相接的如下步骤：(1)将萜烯、交联剂、丙烯酸和水性聚氨酯混匀；(2)将步骤(1)所得的物料中加入引发剂，反应2-4h，然后铺膜、紫外光照射后，得到萜烯改性光固化水性聚氨酯。本申请的水性聚氨酯可以是由安徽中恩化工生产的水性聚氨酯。本申请所得的萜烯改性光固化水性聚氨酯的表干时间小于4秒，也即可达到表面瞬间干燥的效果。申请人经研究发现，单一WPU乳液存在着固含量低、胶膜的耐水性、硬度、光泽度不佳等缺点，为了扩大其应用范围，需要对其进行改性，本申请采用萜烯改性后的光固化水性聚氨酯具有优良的耐溶剂性、耐候性和力学性能，且成膜时间短、固含量高、成本低、性能好。为了进一步保证所得产品的性能，优选，萜烯改性光固化水性聚氨酯的制备方法，包括顺序相接的如下步骤：(1)将萜烯、交联剂和丙烯酸的混合液体滴入水性聚氨酯中，滴加时间为25-35分钟，滴加完毕后，搅拌均匀；(2)将步骤(1)所得的物料中加入引发剂，搅拌条件下，反应2-3.5h，然后铺膜，再经紫外光照射得到萜烯改性光固化水性聚氨酯，其中，引发剂的质量用量为丙烯酸和萜烯质量和的1～5％。为了进一步保证所得产品的力学性能、附着力和耐水性，步骤(1)中，萜烯的质量用量为水性聚氨酯质量的0.02-0.07％,丙烯酸的质量用量为水性聚氨酯质量的15±1％，交联剂为季戊四醇三丙烯酸酯，交联剂的质量用量为水性聚氨酯质量的0.003％。本申请季戊四醇三丙烯酸酯由安耐吉提供。为了进一步保证所得产品的力学性能，步骤(1)中，水性聚氨酯为安徽中恩化工有限公司生产，固含量为20-30％。固含量为质量含量。为了进一步保证所得产品的力学性能、附着力、耐热性和耐水性，步骤(1)中，萜烯是丙烯酸异冰片酯或甲基丙烯酸异冰片酯中的任意一种或两种的任意比混合物。申请人经研究发现，丙烯酸异冰片酯和甲基丙烯酸异冰片酯，可与水性聚氨酯进行有机结合，得到一种新型的光固化水性聚氨酯，缩短了成膜时间，也提高了水性聚氨酯的耐热性、耐水性和力学性能，得到性能优异的水性树脂。为了提高反应效率，同时提高产品质量，步骤(2)中，引发剂是光引发剂。进一步优选，步骤(2)中，光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(1173光引发剂)、1-羟基环己基苯基甲酮(184光引发剂)或偶氮二异丁腈中的至少一种。为了进一步提高产品的力学性能、耐水性和耐溶剂型，步骤(2)中，紫外光照射的功率为100-300w，时间为30秒至3分钟；步骤(1)和步骤(2)中的搅拌速度均为650-750r/min。本申请步骤(2)中，铺膜前的固含量为20～40wt％。本专利技术未提及的技术均参照现有技术。有益效果：与现有技术相比，本专利技术萜烯改性光固化水性聚氨酯的制备方法，步骤少，容易操作，所制备的萜烯改性光固化水性聚氨酯，具有良好的耐热性、耐水性、耐溶剂性、耐候性、力学性能、硬度及耐溶剂性，镜面光泽达到100，附着力1级，柔韧性1mm，拉伸强度＞20.0Mpa，Tg＞17℃，表干时间小于4秒，无VOC释放。具体实施方式为了更好地理解本专利技术，下面结合实施例进一步阐明本专利技术的内容，但本专利技术的内容不仅仅局限于下面的实施例。以下实施例中，产品性能检测方法为：镜面光泽采用GB/T1743-1979测定；附着力采用GB/T1720-1979测定；拉伸强度及断裂伸长率采用GB/T528-1992测定；耐水性采用GB/T1733-1993测定；柔韧性采用GB/T1731-1979测定；热分析采用DSC差示扫描量热仪测定，用玻璃化转变温度Tg表征水性聚氨酯的耐热性；耐化学试剂性采用GB1763-1979测定。各例中所用水性聚氨酯为安徽中恩化工有限公司生产，型号为PU-106，固含量为20-30％；各例中的搅拌速度均为700r/min。实施例1取水性聚氨酯30.0g，在搅拌条件下缓慢滴入丙烯酸5.0g、季戊四醇三丙烯酸酯0.08g和丙烯酸异冰片酯1.5g的混合液(半小时滴完)，搅拌均匀后，缓慢加入光引发剂偶氮二异丁腈0.02g(光引发剂5分钟加完)，搅拌反应3h，然后将产品铺在聚四氟乙烯板中经过100w紫外灯照射3分钟后制得萜烯基改性的光固化水性聚氨酯膜层，膜层表干时间低于4秒。产品的镜面光泽130，附着力1级，拉伸强度为20.32MPa，柔韧性1.0mm，Tg为17.7℃，耐水性：纯水，9天；10％NAOH，4天，耐溶剂性(溶剂为N-甲基吡咯烷酮、乙醇、丙酮)合格(不发白)，VOC释放量：0，成膜时间3分钟,经耐候性实验(在紫外光老化试验箱中，60℃下，照射24小时)，无黄变、无开裂现象，拉伸强度变为19.96MPa。对比例1向装备有搅拌器、恒压滴定漏斗的250mL的三口烧瓶内加入水性聚氨酯30.0g，然后将转速调到700r/min，充分搅拌2h，然后将水性聚氨酯铺到聚四氟乙烯板中静置、晾干成膜，膜层的表干时间多于10分钟。产品的镜面光泽106，附着力1级，柔韧性1mm，拉伸强度为1.05MPa，Tg为3.5℃，耐水性：纯水，2天；10％NAOH，0.5天，耐溶剂性(溶剂为N-甲基吡咯烷酮、乙醇、丙酮)不合格(发白)，成膜时间一天，经耐候性实验(在紫外光老化试验箱中，60℃下，照射24小时)，发生黄变、有开裂现象，拉伸强度缩小到0.7MPa。对比例2取水性聚氨酯30.0g，在搅拌条件下缓慢滴入丙烯酸5.0本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种萜烯改性光固化水性聚氨酯的制备方法，其特征在于，包括顺序相接的如下步骤：(1)将萜烯、交联剂、丙烯酸和水性聚氨酯混匀；(2)将步骤(1)所得的物料中加入引发剂，反应2‑4h，然后铺膜、紫外光照射后，得到萜烯改性光固化水性聚氨酯。

【技术特征摘要】
1.一种萜烯改性光固化水性聚氨酯的制备方法，其特征在于，包括顺序相接的如下步骤：(1)将萜烯、交联剂、丙烯酸和水性聚氨酯混匀；(2)将步骤(1)所得的物料中加入引发剂，反应2-4h，然后铺膜、紫外光照射后，得到萜烯改性光固化水性聚氨酯。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，包括顺序相接的如下步骤：(1)将萜烯、交联剂和丙烯酸的混合液体滴入水性聚氨酯中，滴加时间为25-35分钟，滴加完毕后，搅拌均匀；(2)将步骤(1)所得的物料中加入引发剂，搅拌条件下，反应2-3.5h，然后铺膜，再经紫外光照射得到萜烯改性光固化水性聚氨酯，其中，引发剂的质量用量为丙烯酸和萜烯质量和的1～5％。3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，萜烯是丙烯酸异冰片酯或甲基丙烯酸异冰片酯中的任意一种或两种任意比混合物。4.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，萜烯的质量用量为水性聚氨酯质量的0.02...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐徐，董阜豪，钱约翰，郭丽珍，王石发，郭佳雯，陈莉晶，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32