一种光固化聚氨酯丙烯酸酯水分散体及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种光固化聚氨酯丙烯酸酯水分散体及其制备方法，其中，所述方法包括步骤：在60‑95℃条件下，将二异氰酸酯、二羟甲基丙酸以及有机硅氟多元醇混合，在催化剂的作用下反应得到接枝有机硅氟的聚氨酯预聚体；在70‑90℃条件下，将阻聚剂、抗氧化剂以及含羟基丙烯酸酯加入所述接枝有机硅氟的聚氨酯预聚体中，混合反应得到封端的聚氨酯丙烯酸酯；在10‑40℃条件下，将有机胺以及去离子水加入所述封端的聚氨酯丙烯酸酯中，混合反应得到光固化聚氨酯丙烯酸酯水分散体。本发明专利技术制备的光固化聚氨酯丙烯酸酯水分散体结合了水性涂料和光固化涂料的优点，其固含量高达50%、不含有机溶剂，且具有极高硬度和极强的附着力，形成漆膜后的耐污抗涂鸦性能更强，更持久。

【技术实现步骤摘要】
一种光固化聚氨酯丙烯酸酯水分散体及其制备方法
本专利技术涉及涂料领域，尤其涉及一种光固化聚氨酯丙烯酸酯水分散体及其制备方法。
技术介绍
紫外光固化水性涂料因其环保、节能和清洁生产理念而日益为人们所关注。紫外光固化水性涂料结合了水性涂料和光固化涂料两者的优点，解决了传统光固化涂料涂膜硬度和柔韧性之间的矛盾。然而，目前报道的光固化耐污树脂，大部分为溶剂型的，或者是需要添加活性稀释剂来进行降粘的。并且其耐污抗涂鸦性能是通过外添加有机硅氟组分实现，实际有机硅氟基团没有接到主链结构中，所以耐污抗涂鸦性能较差而且不持久。因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种光固化聚氨酯丙烯酸酯水分散体及其制备方法，旨在解决现有光固化树脂固含量低以及耐污抗涂鸦性能较差而且不持久的问题。本专利技术的技术方案如下：一种光固化聚氨酯丙烯酸酯水分散体的制备方法，其中，包括步骤：在60-95℃条件下，将二异氰酸酯、二羟甲基丙酸以及有机硅氟多元醇混合，在催化剂的作用下反应得到接枝有机硅氟的聚氨酯预聚体；在70-90℃条件下，将阻聚剂、抗氧化剂以及含羟基丙烯酸酯加入所述接枝有机硅氟的聚氨酯预聚体中，混合反应得到封端的聚氨酯丙烯酸酯；在10-40℃条件下，将有机胺以及去离子水加入所述封端的聚氨酯丙烯酸酯中，混合反应得到光固化聚氨酯丙烯酸酯水分散体。所述光固化聚氨酯丙烯酸酯水分散体的制备方法，其中，所述二异氰酸酯、二羟甲基丙酸以及有机硅氟多元醇的摩尔比为：(3-7）:(1-5):1。所述光固化聚氨酯丙烯酸酯水分散体的制备方法，其中，所述有机硅氟多元醇为有机硅多元醇和全氟聚醚中的一种或多种。所述光固化聚氨酯丙烯酸酯水分散体的制备方法，其中，所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯和己二异氰酸酯中的一种或多种。所述光固化聚氨酯丙烯酸酯水分散体的制备方法，其中，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡，且所述催化剂的加入量为二异氰酸酯、二羟甲基丙酸、有机硅氟多元醇以及含羟基丙烯酸酯总质量的0.1-1％。所述光固化聚氨酯丙烯酸酯水分散体的制备方法，其中，所述含羟基丙烯酸酯为二三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯和双季戊四醇五丙烯酸酯中的一种或多种。所述光固化聚氨酯丙烯酸酯水分散体的制备方法，其中，所述阻聚剂为对羟基苯甲醚，所述阻聚剂的加入量为二异氰酸酯与二羟甲基丙酸、有机硅氟多元醇以及含羟基丙烯酸酯总质量的0.1-0.5％；和/或所述抗氧化剂为BHT，所述抗氧化剂的加入量为二异氰酸酯与二羟甲基丙酸、有机硅氟多元醇以及含羟基丙烯酸酯总质量的0.1-0.5％。所述光固化聚氨酯丙烯酸酯水分散体的制备方法，其中，所述步骤在10-40℃条件下，将有机胺以及去离子水加入所述封端的聚氨酯丙烯酸酯中，混合反应得到光固化聚氨酯丙烯酸酯水分散体，之后还包括：在室温条件下，将多元胺加入到所述光固化聚氨酯丙烯酸酯水分散体中，混合进行扩链反应得到聚氨酯丙烯酸酯树脂。所述光固化聚氨酯丙烯酸酯水分散体的制备方法，其中，所述多元胺为乙二胺、己二胺和异佛尔酮二胺的一种或多种。一种光固化聚氨酯丙烯酸酯水分散体，其中，采用所述的制备方法制备而成。有益效果：本专利技术提供一种光固化聚氨酯丙烯酸酯水分散体的制备方法，通过设计将有机硅氟基团接枝到所述聚氨酯丙烯酸酯的分子主链中，从而有效提升光固化聚氨酯丙烯酸酯水分散体形成漆膜后的耐污抗涂鸦性能并保持长久。进一步地，通过本专利技术方法制备的光固化聚氨酯丙烯酸酯水分散体结合了水性涂料和光固化涂料的优点，其固含量高达50%、不含有机溶剂，且具有极高硬度和极强的附着力。附图说明图1为本专利技术一种光固化聚氨酯丙烯酸酯水分散体的制备方法较佳实施例的流程图。具体实施方式本专利技术提供了一种光固化聚氨酯丙烯酸酯水分散体及其制备方法，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请参阅图1，图1为本专利技术一种光固化聚氨酯丙烯酸酯水分散体的制备方法较佳实施例的流程图，其中，如图所示，包括如下步骤：S100、在60-95℃条件下，将二异氰酸酯、二羟甲基丙酸以及有机硅氟多元醇混合，在催化剂的作用下反应得到接枝有机硅氟的聚氨酯预聚体；S200、在70-90℃条件下，将阻聚剂、抗氧化剂以及含羟基丙烯酸酯加入所述接枝有机硅氟的聚氨酯预聚体中，混合反应得到封端的聚氨酯丙烯酸酯；S300、在10-40℃条件下，将有机胺以及去离子水加入所述封端的聚氨酯丙烯酸酯中，混合反应得到光固化聚氨酯丙烯酸酯水分散体。本实施例通过化学反应设计将有机硅氟基团接枝到所述聚氨酯丙烯酸酯的分子主链中，即有机硅氟基团与聚氨酯丙烯酸酯通过化学键稳固连接；相对于现有技术中直接在制备好的聚氨酯丙烯酸酯中掺杂有机硅氟助剂，本实施例制备的光固化聚氨酯丙烯酸酯水分散体在形成漆膜后，其耐污抗涂鸦性能更强，更持久。进一步地，本实施例中制备的光固化聚氨酯丙烯酸酯水分散体结合了水性涂料和光固化涂料的优点，其固含量高达50%、不含有机溶剂，且具有极高硬度和极强的附着力。在一种优选的实施方式中，在60-95℃条件下，将二异氰酸酯、二羟甲基丙酸以及有机硅氟多元醇按照摩尔比为(3-7）:(1-5):1的比例混合，在催化剂的作用下反应2-3h得到有机硅氟接枝的聚氨酯预聚体。在该实施例中，所述二羟甲基丙酸和有机硅氟多元醇中的羟基与所述二异氰酸酯中的-NCO基团在催化剂的作用下发生反应生成聚氨基甲酸酯，异氰酸酯（-NCO）与羟基的反应是二级反应，反应速率常数随着羟基含量而变化。若反应物中有机硅氟多元醇的含量过高，则在60-95℃的高温条件下，反应速率过快容易导致产物发生焦化，从而影响产物生产效率；若反应物中有机硅氟多元醇的含量过低，则生成的聚氨酯预聚体中接枝的有机硅氟较少，导致产物的耐污抗涂鸦性能不能达到最佳。在一种优选的实施方式中，所述有机硅氟多元醇为有机硅多元醇和全氟聚醚中的一种或多种，但不限于此。优选的，所述有机硅多元醇为羟烷基聚硅氧烷。在一种优选的实施方式中，所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯和己二异氰酸酯中的一种或多种，但不限于此。在一种优选的实施方式中，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡，且所述催化剂的加入量为二异氰酸酯、二羟甲基丙酸、有机硅氟多元醇以及含羟基丙烯酸酯总质量的0.1-1％。在一种优选的实施方式中，在70-90℃条件下，将阻聚剂、抗氧化剂以及含羟基丙烯酸酯加入所述接枝有机硅氟的聚氨酯预聚体中，混合反应3-4h得到部分封端或全封端的聚氨酯丙烯酸酯。在该实施例中，所述部分封端的聚氨酯丙烯酸酯在后续生产过程中可根据需求进行扩链反应，从而增加聚氨酯丙烯酸酯的相对分子量，得到固含量更高的聚氨酯丙烯酸酯树脂。而全封端的聚氨酯丙烯酸酯则由于-NCO基团含量极少，无法进行扩链反应，其生成的聚氨酯丙烯酸酯的相对分子量为固定值。在一种优选的实施方式中，所述含羟基丙烯酸酯为二三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯和双季戊四醇五丙烯酸酯中的一种或多种，但不限于此。在一种优选的实施方式中，所述阻聚剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光固化聚氨酯丙烯酸酯水分散体的制备方法，其特征在于，包括步骤：在60‑95℃条件下，将二异氰酸酯、二羟甲基丙酸以及有机硅氟多元醇混合，在催化剂的作用下反应得到接枝有机硅氟的聚氨酯预聚体；在70‑90℃条件下，将阻聚剂、抗氧化剂以及含羟基丙烯酸酯加入所述接枝有机硅氟的聚氨酯预聚体中，混合反应得到封端的聚氨酯丙烯酸酯；在10‑40℃条件下，将有机胺以及去离子水加入所述封端的聚氨酯丙烯酸酯中，混合反应得到光固化聚氨酯丙烯酸酯水分散体。

【技术特征摘要】
1.一种光固化聚氨酯丙烯酸酯水分散体的制备方法，其特征在于，包括步骤：在60-95℃条件下，将二异氰酸酯、二羟甲基丙酸以及有机硅氟多元醇混合，在催化剂的作用下反应得到接枝有机硅氟的聚氨酯预聚体；在70-90℃条件下，将阻聚剂、抗氧化剂以及含羟基丙烯酸酯加入所述接枝有机硅氟的聚氨酯预聚体中，混合反应得到封端的聚氨酯丙烯酸酯；在10-40℃条件下，将有机胺以及去离子水加入所述封端的聚氨酯丙烯酸酯中，混合反应得到光固化聚氨酯丙烯酸酯水分散体。2.根据权利要求1所述光固化聚氨酯丙烯酸酯水分散体的制备方法，其特征在于，所述二异氰酸酯、二羟甲基丙酸以及有机硅氟多元醇的摩尔比为：(3-7）:(1-5):1。3.根据权利要求1所述光固化聚氨酯丙烯酸酯水分散体的制备方法，其特征在于，所述有机硅氟多元醇为有机硅多元醇和全氟聚醚中的一种或多种。4.根据权利要求1所述光固化聚氨酯丙烯酸酯水分散体的制备方法，其特征在于，所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯和己二异氰酸酯中的一种或多种。5.根据权利要求1所述光固化聚氨酯丙烯酸酯水分散体的制备方法，其特征在于，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡，且所述催化剂的加入量为二异氰酸酯、二羟甲基丙酸、有机硅氟多元醇...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢国仁，
申请(专利权)人：广东昊辉新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44