本发明专利技术属于涂料技术领域，公开了一种80-95％固含量水性光固化聚氨酯丙烯酸酯及制备方法。所述制备方法为：将脂肪族二异氰酸酯与聚醚化合物在催化剂作用下反应，得聚氨酯预聚体Ⅰ；将干燥的二羟甲基丙酸溶解于丙酮中，滴加入聚氨酯预聚体Ⅰ中反应，得聚氨酯预聚体Ⅱ；将加有催化剂和阻聚剂的(甲基)丙烯酸羟丙酯和季戊四醇三丙烯酸酯的混合物滴加入聚氨酯预聚体Ⅱ中反应，得聚氨酯丙烯酸酯；中和后加入去离子水，然后脱除丙酮溶剂，得到80-95％固含量水性光固化聚氨酯丙烯酸酯。本发明专利技术产物具有固含量高、分子量低、粒径分布宽度适当、黏度较低和较好的水稀释性的优点，具有良好的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于涂料
，具体涉及一种80-95%固含量水性光固化聚氨酯丙烯 酸酯及制备方法。
技术介绍
传统的溶剂型紫外光固化聚氨酯丙烯酸酯在应用中，需要加入丙烯酸酯类活性稀 释剂来调节低聚物树脂的黏度，而这些活性稀释剂通常具有一定的皮肤刺激性和挥发性， 经紫外光固化后，未反应完的小分子挥发到空气中会对施工人员、用户和环境都造成严重 危害。随着人们环保意识的提高以及各国对挥发性有机化合物（VOC)含量的限制，开发低 污染环保型的水性UV固化聚氨酯丙烯酸酯产品已经成为大家的共识。 水性紫外光（UV)固化体系结合了传统的光固化涂料和水性涂料的诸多优点，以 水代替活性稀释剂调节体系的黏度和流变性能，具有不易燃、加工操作方便等优点。然而， 目前报道的水性光固化树脂的固含量只有30-50%，在固含量为50%以上时，黏度急剧增 加，树脂和涂膜的性能急剧降低。而且研究多集中于水分散或乳液体系，此类水性涂料由于 体系中水分多，况且水的蒸发焓较高，挥发过程十分缓慢，过多的水使得必须以牺牲能源为 代价来换取较快的干燥及固化速率，这无疑增大了能耗和时间。 为了获得更高固含量的水性光固化体系，国内外进行了很多研究。中国专利 CN103694941A采用复合多元醇和反应活性高的氨基磺酸盐型亲水单体的方法，制备得 45-55%固含量的聚氨酯胶黏剂。中国专利CN103087291A通过将一定粒径分布的水性聚 氨酯预聚体直接分散于不参与反应且粒径分布不同的水性聚氨酯乳液中，即小粒径填充 于大粒径间隙中，从而得到粒径分布广、粘度低的固含量在50%以上的水性聚氨酯乳液。 中国专利CN102030884A引入超支化聚酯末端的部分羟基与二酸酐的酸酐基团发生单酯 化反应，使NCO基团与（甲基）丙烯酸羟烷基酯单体中的羟基封端反应，最后剩余的-OH 基团与-NCO基团反应，但公开合成的聚氨酯丙稀酸酯分散液固含量只有50-60 %。中 国专利201010522650. 4通过将超支化聚合物引入UV固化水性聚氨酯分散液中，降低黏 度，但固含量只有50%左右。美国专利US8821983B2采用双组分和扩链剂方法合成了至 少65wt%超高固含量聚氨酯分散体，其黏度小于5000cp。日本专利JP2010163612A采 用（甲基）丙烯酸酯单体、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸等加乳化剂混合复配方法，加去离子 水制备了固体含量仅为55%聚氨酯-(甲基）丙烯酸酯复合树脂分散体，溶胀率5. 1%， 伸长率可达350%，但强度只有6.OMPa。此外，也有文献报道了一些提高固含量的方法， 如A.Guyot等(A.Guyot,F.Chu,M.Schneider,C.Graillat,T.F.McKenna.Highsolid contentlatexes ?Prog.Polym.Sci, 2002, 27:1573-1615.)通过严格控制复杂的粒子 大小分布（PSD)来获得55%或60%固含量的乳液，而且指出乳液的黏度对PSD相当敏感 与复杂；In§sdeF.A^(InesdeF.A.Mariz,JoseC.delaCal,JoseRLeiza.Control ofparticlesizedistributionforthesynthesisofsmallparticlesizehigh solidscontentlatexes.Polymer, 2010, 51:4044-4052.)主要基于最佳粒径分布，米 用在半连续乳液种子的方法，制备了固含量70%左右，聚合物最大粒径小于350nm的乳液； FENGXiaoping等（FENGXiaoping,LIShenghua1HEWei1WangLingling.Preparationof emulsionacrylatebasedpressuresensitiveadhesivewithhighsolidcontentand lowviscosity.ChemicalResearchandApplication, 2010,22(11):1450-1454.)石开 究了固含量与乳液稳定性关系，且用常规种子乳液聚合法得到的固含量为65%，黏度小于 400mPa?S0
技术实现思路
为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本专利技术的首要目的在于提供一种 80-95 %固含量水性光固化聚氨酯丙烯酸酯的制备方法。 本专利技术的另一目的在于提供一种通过上述方法制备得到的80-95%固含量水性光 固化聚氨酯丙烯酸酯。 本专利技术目的通过以下技术方案实现： -种80-95 %固含量水性光固化聚氨酯丙烯酸酯的制备方法，包括以下制备步 骤： (1)聚氨酯预聚体I的合成：在70-90°C下，将脂肪族二异氰酸酯与聚醚化合物在 催化剂作用下反应1-2小时，得聚氨酯预聚体I; (2)聚氨酯预聚体II的合成：在60-75°C下，将干燥的二羟甲基丙酸溶解于丙酮 中，滴加入聚氨酯预聚体I中，反应2-3小时，得侧链带有亲水性扩链C00H基团的聚氨酯预 聚体II; ⑶聚氨酯丙烯酸酯的合成：在60-75°C下，将加有催化剂和阻聚剂的（甲基）丙 烯酸羟丙酯和季戊四醇三丙烯酸酯的混合物滴加入聚氨酯预聚体II中，反应4-5小时，得 聚氨酯丙烯酸酯； (4)中和及分散：在低于30°C的温度下，往聚氨酯丙烯酸酯中加入三乙胺中和，按 固含量为80-95%加入去离子水，机械搅拌，得水稀释型UV固化聚氨酯丙烯酸酯树脂； (5)脱除丙酮溶剂：在真空条件及50~70°C温度下，脱除丙酮溶剂，补充相应的去 离子水，得到80-95%固含量水性光固化聚氨酯丙烯酸酯。 所述脂肪族二异氰酸酯中所含异氰酸酯基总量与二羟甲基丙酸、（甲基）丙烯酸 羟丙酯和季戊四醇三丙烯酸酯中所含羟基总量的摩尔比为（1. 5~1. 8) : 1。 步骤（1)中所述的脂肪族二异氰酸酯优选为异佛尔酮二异氰酸酯和六亚甲基二 异氰酸酯中的一种或两种的混合；所述的聚醚化合物优选聚氧化丙烯二醇和聚乙二醇中的 一种或两种的混合；更优选聚氧化丙烯二醇与聚乙二醇的摩尔比为I : (1~4)的混合。 所述的聚氧化丙烯二醇优选分子量为1000的聚氧化丙烯二醇；所述的聚乙二醇 优选分子量为200-2000的聚乙二醇。 所述脂肪族二异氰酸酯与聚醚化合物的摩尔比优选为（6~8) : 1。 步骤（1)中所述的催化剂优选为二月桂酸二丁基锡，催化剂的加入量为脂肪族二 异氰酸酯与聚醚化合物总质量的〇. 1% -0. 3%。 步骤（1)中所述的聚醚化合物与步骤（2)中的二羟甲基丙酸的加入顺序可以互 换。 步骤⑵中所述的二羟甲基丙酸与脂肪族二异氰酸酯的摩尔比优选为I:2 ;二羟 甲基丙酸与丙酮的质量比优选为1: (2~5)。 步骤（3)中所述的催化剂优选为二月桂酸二丁基锡，催化剂的加入量为（甲基） 丙烯酸羟丙酯和季戊四醇三丙烯酸酯混合物总质量的〇. 1% -〇. 3% ;所述的阻聚剂优选为 对羟基苯甲醚，阻聚剂的加入量为（甲基）丙烯酸羟丙酯和季戊四醇三丙烯酸酯混合物总 质量的 〇. 05% -0. 1%。 所述的（甲基）丙烯酸羟丙酯与季戊四醇三丙烯酸酯的摩尔比优选为I: (1~3)。 步骤⑷中所述的中和是指中和至中和度（三乙胺与二羟甲基丙本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种80‑95％固含量水性光固化聚氨酯丙烯酸酯的制备方法，其特征在于包括以下制备步骤：(1)聚氨酯预聚体Ⅰ的合成：在70‑90℃下，将脂肪族二异氰酸酯与聚醚化合物在催化剂作用下反应1‑2小时，得聚氨酯预聚体Ⅰ；(2)聚氨酯预聚体Ⅱ的合成：在60‑75℃下，将干燥的二羟甲基丙酸溶解于丙酮中，滴加入聚氨酯预聚体Ⅰ中，反应2‑3小时，得侧链带有亲水性扩链COOH基团的聚氨酯预聚体Ⅱ；(3)聚氨酯丙烯酸酯的合成：在60‑75℃下，将加有催化剂和阻聚剂的(甲基)丙烯酸羟丙酯和季戊四醇三丙烯酸酯的混合物滴加入聚氨酯预聚体Ⅱ中，反应4‑5小时，得聚氨酯丙烯酸酯；(4)中和及分散：在低于30℃的温度下，往聚氨酯丙烯酸酯中加入三乙胺中和，按固含量为80‑95％加入去离子水，机械搅拌，得水稀释型UV固化聚氨酯丙烯酸酯树脂；(5)脱除丙酮溶剂：在真空条件及50～70℃温度下，脱除丙酮溶剂，补充相应的去离子水，得到80‑95％固含量水性光固化聚氨酯丙烯酸酯。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：叶代勇，邓锡柱，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44
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