一种衣康酸基水性UV树脂及其制备方法技术

一种衣康酸基水性UV树脂及其制备方法，所述树脂包含：衣康酸、二元醇、甘油、环氧丙烯酸酯、酯化催化剂、阻聚剂、缩聚催化剂、稳定剂、中和剂和水。所述方法包括以下步骤：（1）在容器中加入衣康酸、二元醇、甘油、环氧丙烯酸酯、酯化催化剂和阻聚剂，通入氮气保护，加热，再减压反应脱水至无水生成为止，冷却，得预缩聚物；（2）加入缩聚催化剂和稳定剂，在减压条件下，加热反应后，降温，再加入中和剂，最后加水，即成。本发明专利技术衣康酸基水性UV树脂外观颜色浅，涂膜固化速度快，硬度高，附着力、耐水性好，生物质含量高，绿色环保，应用广泛；本发明专利技术方法工艺简单，流程短，无溶剂，成本低。

A group of itaconic waterborne UV resin and preparation method thereof

A kind of waterborne UV resin itaconic acid and preparation method thereof, wherein the resin contains: itaconic acid, glycol, glycerin, epoxy acrylate, esterification catalyst, inhibitor, catalyst, stabilizer, neutralization agent and water. The method comprises the following steps: (1) adding itaconic acid, glycol, glycerin, epoxy acrylate, esterification catalyst and inhibitor in the container, adding nitrogen protection, heating, vacuum dehydration reaction to produce anhydrous and then cooling, so far, have prepolycondensate; (2) adding polycondensation catalyst and stabilizer. Under the condition of reduced pressure, heating reaction, cooling, adding neutralizing agent, and finally add water, namely. The invention of itaconic acid based waterborne UV resin coating color shallow, fast curing speed, high hardness, good adhesion, water resistance, high biomass content, green environmental protection, wide application; the invention has simple process, short process, low cost and no solvent.

【技术实现步骤摘要】
一种衣康酸基水性UV树脂及其制备方法
本专利技术涉及一种树脂及其制备方法，具体涉及一种环氧丙烯酸酯共聚改性衣康酸基水性UV树脂及其制备方法。
技术介绍
UV固化涂料由于具有快速固化、节能环保、经济、适用性广等优点，已广泛应用于印刷、包装、广告、建材、电子等领域。但是，传统的UV固化涂料由于其成分中的低聚物粘度较大，影响施工使用，为此需额外添加小分子的活性稀释剂来降低体系的粘度，如HDDA、PETA、TMTA等，然而这些活性稀释剂通常具有较强烈的刺激性及一定的毒性，且在固化的过程中不能完全固化，会在后续的使用中迁移出来，这也就影响了UV固化涂料的安全性，也限制了其在一些领域的使用，如食品包装及少儿读物等。水性UV固化涂料很好的解决了传统UV固化涂料的问题，与传统UV固化涂料相比，水性UV涂料以水替代活性稀释剂，有以下优点：（1）产品流变性易控制，从而避免了因使用活性稀释剂调节体系黏度而导致后续固化时的收缩；（2）产品具有较低的VOC排放量、毒性低，且几乎没有低刺激性气味；（3）提高了固化膜的光洁度，降低了涂膜的易燃性；（4）其低聚物是高相对分子质量的水性分散体，但其黏度只与固含量有关，与相对分子质量无关，因此，可以用高相对分子质量的低聚物，而不用考虑到其粘度问题，从而解决了光固化涂层高硬度和高柔韧性不能同时兼顾的难题，可以说UV技术与水性树脂的结合拓宽了UV固化涂料的应用领域。但是，现今几乎所有水性UV树脂都是由石化材料制备而成，如使用最广泛的环氧水性丙烯酸树脂则是由双酚A环氧树脂、丙烯酸、酸酐等为原料制备，随着石化资源的日益枯竭及其所带来的环境问题，使得利用生物质可再生资源来制备水性UV树脂逐渐受到人们的关注。衣康酸学名亚甲基丁二酸，在工业上可以通过生物发酵的方式生产，是一种重要的天然可再生资源。衣康酸在结构上含不饱和双键和两个羧基，具有非常活泼的化学性质，可以发生加成反应，酯化反应和聚合反应，是化学合成工业的重要原料。JingyueDai等人以衣康酸及二元醇类酯化缩聚，经中和，加入去离子水，得衣康酸基水性UV树脂。虽然用于涂膜具有良好的硬度，附着力，但产物颜色深，且固化速度慢，固化时间长。（JinyueDaietal.Synthesisofbio-basedunsaturatedpolyesterresinsandtheirapplicationinwaterborneUV-curablecoatings.ProgressinOrganicCoatings,2015,78,49-54.）。CN105061727A公开了一种紫外光固化水性环氧衣康酸树脂及其制备方法，是采用环氧树脂与衣康酸进行开环反应，经中和，加入去离子水，得水性UV环氧衣康酸树脂。虽然，树脂经固化成膜后具有良好的柔韧性，附着力及铅笔硬度，但是，衣康酸含量仅占17～26%，生物质含量低，此外，制备过程中加入的助溶剂为小分子化合物，固化过程时难以固化完全，且具有一定皮肤刺激性，难以达到水性UV树脂的安全环保的要求。CN105440252A公开了一种紫外光固化水性聚氨酯改性环氧衣康酸树脂及其制备方法，是采用环氧树脂与衣康酸进行开环反应制得UV固化环氧衣康酸树脂，另用聚二醇及异氰酸酯制得-NCO封端聚氨半加成物与所制备的UV固化环氧衣康酸树脂反应，经中和，加入去离子水，得水性UV聚氨酯改性环氧衣康酸树脂。虽然该方法树脂固化速度快，涂膜性能好，但是制备过程较复杂，制备过程中要避水以防止异氰酸酯水解，此外，异氰酸酯价格较贵，不利于广泛应用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种颜色浅，固化速度快，硬度高，附着力、耐水性好，生物质含量高，应用广泛的衣康酸基水性UV树脂。本专利技术进一步要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种工艺简单，流程短，制备过程无需有机溶剂，绿色环保，成本低的衣康酸基水性UV树脂的制备方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种衣康酸基水性UV树脂，包含以下原料：衣康酸、二元醇、甘油、环氧丙烯酸酯、酯化催化剂、阻聚剂、缩聚催化剂、稳定剂、中和剂和水。本专利技术方法中的衣康酸通过与二元醇的缩聚反应形成链状聚酯的基本骨架结构，并提供用于固化的双键基团以及用于水性化的羧基；甘油的作用除类似于二元醇可与衣康酸缩聚反应外，同时还用于适当增加体系的支化程度并进一步增加分子量；环氧丙烯酸酯用于提供高活性的端位丙烯酸双键从而提高固化速度，并引入环氧丙烯酸酯的基本骨架，对改善树脂的综合性能起到重要的作用。本专利技术方法中酯化催化剂的作用在于提高反应速度，促进酯化反应的进行程度；阻聚剂的作用主要在于抑制衣康酸及环氧丙烯酸酯中的双键在高温下发生交联反应，导致聚合过程中发生凝胶；缩聚催化剂的作用在于促进预聚合物的进一步缩聚反应，使合成的树脂达到合适的分子量；稳定剂的作用在于阻止体系发生凝胶，同时抗氧化，降低树脂的颜色；中和剂通过与合成树脂中的过量羧基反应生成羧酸盐，而使树脂变成可水稀释性的树脂；水主要用于稀释制备得到一定固含量的衣康酸基聚酯。优选地，所述衣康酸基水性UV树脂各原料的重量份为：衣康酸30～42份、二元醇15～25份、甘油1.5～2.5份、环氧丙烯酸酯3～16份、酯化催化剂0.20～0.45份、阻聚剂0.05～0.15份、缩聚催化剂0.05～0.15份、稳定剂0.05～0.15份、中和剂10～20份和水15～20份。各原料在树脂中的用量与其使用性能密切相关，其比例是试验优化的结果，过多或过少都会对聚酯性能带来不良影响。其中，综合考虑其水溶性及其它性能，二元醇、甘油和环氧丙烯酸酯中的羟基与衣康酸中的羧基的摩尔比宜控制在1.05～1.5之间。进一步优选地，所述衣康酸基水性UV树脂各原料的重量份为：衣康酸34～40份、二元醇17～22份、甘油1.8～2.2份、环氧丙烯酸酯3.5～15.5份、酯化催化剂0.30～0.40份、阻聚剂0.06～0.12份、缩聚催化剂0.07～0.12份、稳定剂0.07～0.14份、中和剂12～16份和水18～19份。本专利技术进一步解决其技术问题所采用的技术方案是：一种衣康酸基水性UV树脂的制备方法，包括以下步骤：（1）在容器中加入衣康酸、二元醇、甘油、环氧丙烯酸酯、酯化催化剂和阻聚剂，通入氮气保护，加热反应，再减压反应脱水，直至无水生成为止，冷却，得预缩聚物；（2）在步骤（1）所得预缩聚物中加入缩聚催化剂和稳定剂，在减压条件下，加热反应后，降温，再加入中和剂，最后加水，搅拌均匀，得衣康酸基水性UV树脂。本专利技术方法所得衣康酸基水性UV树脂的pH值为6～8，固含量为70～85%，也可以根据需要进一步加水释稀到所需固含量。本专利技术衣康酸酸基水性UV树脂的合成路线如下所示：本专利技术以衣康酸、二元醇、甘油、环氧丙烯酸酯、阻聚剂、中和剂为原料，利用二元醇、甘油和环氧丙烯酸酯中的羟基与衣康酸中的羧基参与酯化反应，分别形成基本骨架结构、增加体系支化程度以提高分子量、接上高活性的端位丙烯酸双键，阻聚剂用于阻止高温反应条件下双键发生聚合凝胶，中和剂用于与剩余的羧基反应生成盐，增加体系的水溶性，再经真空缩聚反应，得到环氧丙烯酸酯共聚改性衣康酸基水性UV树脂。优选地，步骤（1）中，所述加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种衣康酸基水性UV树脂，其特征在于，包含以下原料：衣康酸、二元醇、甘油、环氧丙烯酸酯、酯化催化剂、阻聚剂、缩聚催化剂、稳定剂、中和剂和水。

【技术特征摘要】
1.一种衣康酸基水性UV树脂，其特征在于，包含以下原料：衣康酸、二元醇、甘油、环氧丙烯酸酯、酯化催化剂、阻聚剂、缩聚催化剂、稳定剂、中和剂和水。2.根据权利要求1所述衣康酸基水性UV树脂，其特征在于，各原料的重量份为：衣康酸30～42份、二元醇15～25份、甘油1.5～2.5份、环氧丙烯酸酯3～16份、酯化催化剂0.20～0.45份、阻聚剂0.05～0.15份、缩聚催化剂0.05～0.15份、稳定剂0.05～0.15份、中和剂10～20份和水15～20份。3.根据权利要求1所述衣康酸基水性UV树脂，其特征在于，各原料的重量份为：衣康酸34～40份、二元醇17～22份、甘油1.8～2.2份、环氧丙烯酸酯3.5～15.5份、酯化催化剂0.30～0.40份、阻聚剂0.06～0.12份、缩聚催化剂0.07～0.12份、稳定剂0.07～0.14份、中和剂12～16份和水18～19份。4.根据权利要求1～3之一所述衣康酸基水性UV树脂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）在容器中加入衣康酸、二元醇、甘油、环氧丙烯酸酯、酯化催化剂和阻聚剂，通入氮气保护，加热反应，再减压反应脱水，直至无水生成为止，冷却，得预缩聚物；（2）在步骤（1）所得预缩聚物中加入缩聚催化剂和稳定剂，在减压条件下，加热反应后，降温，再加入中和剂，最后加水，搅拌均匀，得衣康酸基水性UV树脂。5.根据权利要求4所述衣康...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰支利，李皞丹，戴伟凯，戴尚衡，柳红霞，
申请(专利权)人：华容县恒兴建材有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43