双重固化的聚氨酯水分散体及水性UV涂料制造技术

本申请公开了一种双重固化的聚氨酯水分散体及水性UV涂料，其中双重固化的聚氨酯水分散体，包括第一分散体，可UV固化的羧酸型水性聚氨酯分散体；第二分散体，包含有碳化二亚胺基团的非离子型水性聚氨酯分散体；以折百计，第一分散体与第二分散体的质量比为1:0.10～0.60。本申请的双重固化的聚氨酯水分散体，在传统水性UV水性聚氨酯分散体的基础上，添加另一支非离子水性聚氨酯分散体，通过采用辐射固化和较低温快速固化的方式，增强了水性聚氨酯涂料漆膜的耐水性能。

Double curing polyurethane aqueous dispersion and Waterborne UV coating

【技术实现步骤摘要】
双重固化的聚氨酯水分散体及水性UV涂料
本申请涉及功能涂料
，特别是涉及一种双重固化的聚氨酯水分散体及含有该聚氨酯水分散体的水性UV涂料。
技术介绍
水性聚氨酯分散体是一种重要的涂料组成物，以水为分散介质。基于水性聚氨酯分散体的辐射固化涂料，具有效率高、固化速度快，挥发性有机物排放少的优点，形成的漆膜具有良好的耐化学品性能与物理性能，可用于木材、皮革、塑料表面的涂装。但目前现有的水性聚氨酯分散体通常都具有较强的亲水性能，所形成的漆膜与溶剂型的辐射固化涂料形成的漆膜相比，耐水性能仍有比较大的差距。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的问题，本申请提供了一种双重固化的聚氨酯水分散体，通过采用辐射固化和较低温快速固化的方式，增强了水性聚氨酯涂料漆膜的耐水性能。本申请提供一种双重固化的聚氨酯水分散体，包括：第一分散体，可UV固化的羧酸型水性聚氨酯分散体；第二分散体，包含有碳化二亚胺基团的非离子型水性聚氨酯分散体；以折百计，所述第一分散体与所述第二分散体的质量比为1:0.10～0.60。可选的，所述第一分散体的制备方法包括：步骤S100，以环氧树脂与丙烯酸类为反应原料，制备至少含有两个羟基的中间产物A；步骤S200，以中间产物A、含有羧酸的亲水扩链剂、链增长剂与二异氰酸酯单体为反应原料，以水为溶剂，制备得到所述第一分散体。可选的，所述第二分散体的制备方法包括：步骤S300，以二异氰酸酯单体为反应原料，制备含有碳化二亚胺基团的中间产物B；步骤S400，以中间产物B、二异氰酸酯单体、含有聚乙二醇链段的非离子二元醇与含有两个羟基的有机硅油为反应原料，在溶剂中制备含有异氰酸酯基团的聚氨酯；依次加入丙烯酸酯封端，加水乳化，去除溶剂，得到所述第二分散体。可选的，步骤S200、步骤S300和步骤S400中所述二异氰酸酯单体选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、苯二异氰酸酯、六亚甲基-1,6-二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、环己烷二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯、全氢二苯基甲烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、全氢苯二亚甲基二异氰酸酯、四甲基亚二甲苯基二异氰酸酯和二聚酸二异氰酸酯中的一种或多种。可选的，所述中间产物B的异氰酸酯当量为300～900g/mol。可选的，所述含有两个羟基的有机硅油的羟基当量为500～2000g/mol。可选的，所述含有聚乙二醇链段的非离子二元醇为聚乙二醇，所述聚乙二醇的平均分子量为300～2000。可选的，所述封端剂选自甲基丙烯酸羟乙酯，丙烯酸羟乙酯，丙烯酸羟丙酯，甲基丙烯酸羟丙酯，丙烯酸-4-羟基丁酯，季戊四醇三丙烯酸酯，三羟甲基丙烷二丙烯酸酯和季戊四醇三甲基丙烯酸酯中的一种或多种。可选的，所述溶剂选自丙酮、丁酮、甲基异丁基酮、甲基异戊基酮、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯和碳酸二甲酯中的一种或多种。可选的，所述第一分散体的固含量为25％～50％。可选的，所述第二分散体的固含量为25％～40％。可选的，所述第一分散体与第二分散体的质量比为1:0.16～0.34。本申请还提供一种水性UV涂料，以总质量份为100计，所述水性UV涂料的原料包括：可选的，以总质量份为100计，水性UV涂料的原料包括：余量为去离子水。本申请提供的一种双重固化的聚氨酯水分散体，至少具有如下效果之一：(1)可通过辐射固化方式进行交联，这是一种快速、高效并且交联程度较高的固化方式；还可以在中和剂挥发后，通过产生的羧基与碳化二亚胺基团进行低温交联，在提高交联程度的同时减少亲水性。这种双重固化方式可以显著提高漆膜的物性，特别是耐水性能。(2)在制备传统水性UV聚氨酯分散体的基础上，创造性的添加另一支聚氨酯分散体，通过引入丙烯酸酯基团、碳化二亚胺基团、聚硅氧烷基团，极大的提高了该聚氨酯水分散体的疏水性、硬度等理化性能。具体实施方式本申请提供一种双重固化的聚氨酯水分散体，包括第一分散体和第二分散体；第一分散体为可UV固化的羧酸型水性聚氨酯分散体；第二分散体为包含有碳化二亚胺基团的非离子型水性聚氨酯分散体；以折百计，第一分散体与第二分散体的质量比为1:0.10～0.60。本实施例中，第一分散体可以采用UV固化的方式进行固化，且为羧酸型水性聚氨酯分散体，分子中含有阴离子基团羧酸基。由于阴离子基团的存在，第一分散体的亲水性较好，所形成的胶膜耐水性较差。第二分散体中含有碳化二亚胺基团，将第二分散体添加到第一分散体中，第二分散体中的碳化二亚胺基团可以与第一分散体中的羧酸基进行低温交联，反应原理如下所示(PUD1表示第一分散体，PUD2表示第二分散体)，一方面可以提高交联程度，增加固化后漆膜的耐磨性能；同时，也能减少聚氨酯水分散体中的羧基，增加固化后漆膜的耐水性能。另一实施例中，第一分散体的制备方法为：步骤S100，以环氧树脂与丙烯酸类为反应原料，制备至少含有两个羟基的中间产物A；步骤S200，以中间产物A、含有羧酸的亲水扩链剂、链增长剂与二异氰酸酯单体为反应原料，以水为溶剂，制备得到第一分散体。除了以交联的方式提高双重固化的聚氨酯水分散体的耐水性能，也能引入一些具有耐水性能的基团，比如在第二分散体中引入丙烯酸酯基团和聚硅氧烷基团来提高耐水性能。另一实施例中，第二分散体的制备方法为：步骤S300，以二异氰酸酯单体为反应原料，制备含有碳化二亚胺基团的中间产物B；步骤S400，以中间产物B、二异氰酸酯单体、含有聚乙二醇链段的非离子二元醇与含有两个羟基的有机硅油为反应原料，在溶剂中制备含有异氰酸酯基团的聚氨酯；依次加入丙烯酸酯封端，加水乳化，去除溶剂，得到第二分散体。本实施例中的环氧树脂是指分子结构中含有两个或两个以上环氧基并在适当的化学剂存在下能形成三维网状固化物的化合物。按官能团的数量分类可以分为双官能团环氧树脂和多官能团环氧树脂。丙烯酸类指含有双键和羧酸基的一类物质，可以选自丙烯酸或者甲基丙烯酸，也可以选择丙烯酸酯。在步骤S100中，环氧树脂与丙烯酸类反应生成至少含有两个羟基的中间产物A，中间产物A可以为二元醇，也可以为多元醇；中间产物A中除了含有羟基，还含有环氧基双键以及酯基。以中间产物A、含有羧酸的亲水扩链剂、链增长剂与二异氰酸酯单体为反应原料，反应生成的第一分散体为阴离子型水性聚氨酯分散体，简称为PUD1。含有羧酸的亲水扩链剂可以选择二羟甲基丙酸或者二羟甲基丁酸。由于反应的原料中存在含有羧酸的亲水扩链剂，生成的聚氨酯预聚体中含有羧基，反应过程中需经中和剂中和，羧基转换成羧基负离子和氢离子，中和剂在中和羧酸基团后生成胺盐，在后期水性树脂烘烤的过程中会挥发，羧基负离子处于不稳定的状态，容易重新结合氢离子形成羧酸。步骤S200、步骤S300和步骤S400中的二异氰酸酯单体均含有异氰酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.双重固化的聚氨酯水分散体，其特征在于，包括：/n第一分散体，可UV固化的羧酸型水性聚氨酯分散体；/n第二分散体，包含有碳化二亚胺基团的非离子型水性聚氨酯分散体；/n以折百计，所述第一分散体与所述第二分散体的质量比为1:0.10～0.60。/n

【技术特征摘要】
1.双重固化的聚氨酯水分散体，其特征在于，包括：
第一分散体，可UV固化的羧酸型水性聚氨酯分散体；
第二分散体，包含有碳化二亚胺基团的非离子型水性聚氨酯分散体；
以折百计，所述第一分散体与所述第二分散体的质量比为1:0.10～0.60。


2.根据权利要求1所述的双重固化的聚氨酯水分散体，其特征在于，所述第一分散体的制备方法包括：
步骤S100，以环氧树脂与丙烯酸类为反应原料，制备至少含有两个羟基的中间产物A；
步骤S200，以中间产物A、含有羧酸的亲水扩链剂、链增长剂与二异氰酸酯单体为反应原料，以水为溶剂，制备得到所述第一分散体。


3.根据权利要求1所述的双重固化的聚氨酯水分散体，其特征在于，所述第二分散体的制备方法包括：
步骤S300，以二异氰酸酯单体为反应原料，制备含有碳化二亚胺基团的中间产物B；
步骤S400，以中间产物B、二异氰酸酯单体、含有聚乙二醇链段的非离子二元醇与含有两个羟基的有机硅油为反应原料，在溶剂中制备含有异氰酸酯基团的聚氨酯；依次加入丙烯酸酯封端，加水乳化，去除溶剂，得到所述第二分散体。

【专利技术属性】
技术研发人员：戴春晖，吕波，唐瑞芬，陈梦茹，
申请(专利权)人：浙江佑谦特种材料有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33