亲水性UV涂料硬度助剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种双尾四官亲水性UV涂料硬度助剂及其制备方法，首先以聚乙二醇单甲醚，异氰酸酯，一代超支化聚合物反应形成预聚体Ⅰ，然后将丙烯酸类单体与异氰酸酯反应后的预聚物与预聚体Ⅰ反应制备双尾四官亲水性UV涂料硬度助剂。本发明专利技术采用高官能度超支化分子做初始反应材料，秉承了超支化分子“高官低粘”的特点，所制备的硬度助剂添加到水性UV树脂中，不仅解决了涂料中一直“低固高粘”问题，提高了UV树脂的水溶性，同时也提高了水性UV树脂的硬度，拓展了水性UV树脂的应用范围。非离子型聚乙二醇甲醚接入分子中，不仅提高了涂料的耐酸碱性能，也能很好的稳定了乳液体系，经试验验证，效果良好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的实施方式涉及化工领域，更具体地，本专利技术的实施方式涉及一种主要用于改善亲水性UV涂料漆膜的硬度性能、提高乳液稳定性的亲水性UV涂料硬度助剂及其制备方法。
技术介绍
水性UV光固化涂料是最近兴起的新一代光固化涂料，它同时具备光固化涂料的固化速度快，生产效率高，漆膜丰满度高等优点，同时以水做溶剂取代有机溶剂，大大减低了VOC的挥发量，很好的符合了当代对环境的环保要求。目前，开发比较成熟的水性UV树脂基本是限于线性双官能度亲水性UV树脂。一方面，线性双官能度亲水性UV树脂易于合成，结构易于控制；另一方面，分子量相对较小的亲水性UV树脂本身有很好的自乳化性能，在水中能很好的稳定分散。但是双官能度水性UV树脂限于官能度较低，固化后漆膜硬度介于1H～2H之间，较低的漆膜硬度直接限制了涂料的应用。 对于提高漆膜硬度的问题，一个方向是致力于开发合成多官能亲水性UV树脂，但是这种树脂分子量大，粘度高，难以在水中分散；另一种方案是通过添加亲水性活性单体如EO3-TMPTA，PO-TPGDA等，目前，市售的亲水性UV活性单体种类非常有限，且存在气味大，与树脂搭配乳化后，不稳定等缺点。
技术实现思路
本专利技术克服了现有技术的不足，提供一种亲水性UV涂料硬度助剂及其制备方法的实施方式，通过双键增加膜硬度，利用OH增加亲水性，同时，分子结构中的C-H长链结构增加与成膜树脂相容性，从而解决漆膜硬度低、粘度高、难以在水中分散、乳液性能不稳定的问题。 为解决上述的技术问题，本专利技术的一种实施方式采用以下技术方案： 一种亲水性UV涂料硬度助剂，其分子结构为： R1至R8为取代基；R1至R8中有两个取代基为羟基或者R1至R8中有两个取代基为氨基，有四个取代基为Ⅰ类取代基有两个取代基为Ⅱ类取代基Ⅰ类取代基和Ⅱ类取代基的氧原子的虚线表示该取代基与亲水性UV涂料硬度助剂分子结构主体的连接位置。 优选的：所述羟基或氨基为间位取代，所述Ⅱ类取代基为间位取代或对位取代。亲水性UV涂料硬度助剂由一代超支化聚合物的六个羟基或六个氨基被取代而得，最终的亲水性UV涂料硬度助剂还有两个羟基或者两个氨基没有被取代，而间位取代是最稳定最优选的结构。 一种亲水性UV涂料硬度助剂的制备方法，包含以下步骤： (1)合成预聚体Ⅰ 将除水后的聚乙二醇单甲醚与添加了DBTL的异氰酸酯在65～75℃下反应2～3小时后，向反应液中添加超支化聚合物溶液，75～80℃反应5小时，得到预聚体Ⅰ； 聚乙二醇单甲醚与异氰酸酯的反应温度优选70℃，反应时间优选2.5小时。 (2)合成双尾四官亲水性UV涂料硬度助剂 冰水浴下，将丙烯酸类单体溶液滴加到与异氰酸酯中，反应4～5小时后，升温至30℃反应12小时，加入预聚体Ⅰ，70℃反应6小时，脱去溶剂，冷却得到双尾四官亲水性UV涂料硬度助剂。进一步的技术方案是：步骤(1)所述聚乙二醇单甲醚、异氰酸酯、超支化聚合物的摩尔比为1:1:1，所述DBTL的质量为聚乙二醇单甲醚、异氰酸酯、超支化聚合物溶液总质量的1％；所述超支化聚合物溶液的溶质质量百分含量为37.4％～63.5％，溶剂为DMSO或THF中的任意一种。 超支化聚合物溶液的溶质质量百分含量优选为50％～60％。 优选的：所述聚乙二醇单甲醚的数均分子量为500、1000、1500、2000和4000中的任意一种。 更进一步的技术方案是：所述超支化聚合物为含有8个-OH或-NH2官能度的一代超支化聚合物。 优选的，一代超支化聚合物的结构如下： 或者 优选的：所述异氰酸酯为IPDI、TDI、MDI、H12MDI、HDI中的任意一种。 更进一步的技术方案是：所述丙烯酸类单体为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯和甲基丙烯酸羟丙酯中的任意一种。 更进一步的技术方案是：所述丙烯酸类单体溶液的溶质质量百分数为15％～30％，溶剂为DMSO或THF中的任意一种。 更进一步的技术方案是：步骤(2)所述丙烯酸类单体、异氰酸酯、预聚体Ⅰ的摩尔比为4：4:1。 更进一步的技术方案是：所述脱去溶剂的方法是抽真空至真空度为0.09～0.1MPa并保持温度为50～60℃。 与现有技术相比，本专利技术的有益效果之一是：本专利技术采用高官能度超支化分子做初始反应材料，秉承了超支化分子“高官低粘”的特点，所制备的硬度助剂添加到水性UV树脂中，不仅解决了涂料中一直“低固高粘”问题，提高了UV树脂的水溶性，同时也提高了水性UV树脂的硬度，拓展了水性UV树脂的应用范围。非离子型聚乙二醇甲醚接入分子中，不仅提高了涂料的耐酸碱性能，也能很好的稳定了乳液体系，经试验验证，效果良好。 附图说明 图1为本专利技术亲水性UV涂料硬度助剂的制备流程图。 图2为本专利技术亲水性UV涂料硬度助剂的分子结构之一。 图3为本专利技术亲水性UV涂料硬度助剂的另一种分子结构。 具体实施方式 为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。 实施例1 表1-1预聚体Ⅰ的合成原料 名称 质量 聚乙二醇单甲醚(数均分子量500) 5.0g(0.01mol) IPDI 2.22g(0.01mol) 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种亲水性UV涂料硬度助剂，其特征在于：所述亲水性UV涂料硬度助剂的分子结构为：R1至R8为取代基；R1至R8中有两个取代基为羟基或者有两个取代基为氨基，有四个取代基为Ⅰ类取代基有两个取代基为Ⅱ类取代基

【技术特征摘要】
1.一种亲水性UV涂料硬度助剂，其特征在于：所述亲水性UV涂料硬度助剂
的分子结构为：
R1至R8为取代基；R1至R8中有两个取代
基为羟基或者有两个取代基为氨基，有四个取代基为Ⅰ类取代基
有两个取代基为Ⅱ类取代基
2.根据权利要求1所述的亲水性UV涂料硬度助剂，其特征在于：所述羟基或
氨基为间位取代，所述Ⅱ类取代基为间位取代或对位取代。
3.一种亲水性UV涂料硬度助剂的制备方法，其特征在于：包含以下步骤：
(1)合成预聚体Ⅰ
将除水后的聚乙二醇单甲醚与添加了DBTL的异氰酸酯在65～75℃下
反应2～3小时后，向反应液中添加超支化聚合物溶液，75～80℃反应5小
时，得到预聚体Ⅰ；
(2)合成双尾四官亲水性UV涂料硬度助剂
冰水浴下，将丙烯酸类单体溶液滴加到与异氰酸酯中，反应4～5小
时后，升温至30℃反应12小时，加入预聚体Ⅰ，70℃反应6小时，脱去
溶剂，冷却得到双尾四官亲水性UV涂料硬度助剂。
4.根据权利要求3所述的亲水性UV涂料硬度助剂的制备方法，其特征在于：

\t步骤(1)所述聚乙二醇单甲醚、异氰酸酯、超支化聚合物的摩尔比为1:1:1，
所述DBTL的质量为聚乙二醇单甲醚、异氰酸酯、超支化聚合物溶液总质量
的1％；所述超支化聚合物溶液的溶质质量百分含量为37.4％～...

【专利技术属性】
技术研发人员：马春彦，邓建国，周真龙，常杰，白小峰，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院化工材料研究所，四川省新材料研究中心，
类型：发明
国别省市：四川;51