一种非异氰酸酯聚氨酯光固化涂料制造技术

本发明专利技术涉及光固化涂料技术领域，尤其涉及一种非异氰酸酯聚氨酯光固化涂料。为了响应国家绿色可持续发展的要求，从源头上减少水性光固化涂料中异氰酸酯型聚氨酯的使用，本发明专利技术提供一种非异氰酸酯聚氨酯光固化涂料，非异氰酸酯聚氨酯预聚体作为光固化涂料的组分与丙烯酸酯、光引发剂等在一定条件下光固化在材料表面形成涂膜，非异氰酸酯聚氨酯预聚体分子结构每个重复单元上的两个支链与其自身或丙烯酸酯形成相互交织、缠绕、交联密度较大的空间立体结构，这种结构在一定程度上可以保护非异氰酸酯聚氨酯体分子结构中易水解的氨基甲酸脂基团与空气中的水分接触，大大提高了光固化涂膜的耐水性能、硬度和光泽度等性能。

【技术实现步骤摘要】
一种非异氰酸酯聚氨酯光固化涂料
本专利技术涉及光固化涂料
，尤其涉及一种非异氰酸酯聚氨酯光固化涂料。
技术介绍
聚氨酯涂料具有优异的耐磨性、柔韧性、附着力和耐化学品等性能，广泛应用于建筑、汽车行业、机电、船舶、航空、轻工、纺织等国民经济的诸多领域，在高分子材料工业中占有重要的地位。聚氨酯通常是由多异氰酸酯与带有活泼氢的物质反应得到。而多异氰酸酯作为原料生产聚氨酯的方法具体具有以下缺点：(1)异氰酸酯具有很强的刺激性和毒性，长期接触容易患皮肤炎、呼吸道疾病、哮喘，同时，异氰酸酯的相对分子量小，蒸气压高，毒性大，易泄露引发危险；(2)异氰酸酯对水分非常敏感，通常情况下，原料要求含水量应低于0.3％，否则易产生起泡，给原料的储存、运输带来不便；(3)氨基甲酸酯基团是易水解基团，能在一定条件下发生水解，降低了产品的耐水、耐酸碱、耐候性能；(4)异氰酸酯主要采用光气法生产，生产过程中存在大量的易燃、易爆、剧毒和高毒类物质，生产工艺较为复杂，控制点多，又由于安全、环保、技术、规模等的限制，异氰酸酯的工业生产入行门槛高，被少数企业垄断生产，价格较高。传统聚氨酯涂料以大量的丙酮作为溶剂，在使用过程中会对环境造成污染。随着对环保问题的重视，为了减少对环境的污染，各国普遍制定了限制有机化合物排放量的规定，溶剂型聚氨酯涂料的应用受到了限制。水性聚氨酯涂料是以水作为溶剂的水性涂料，大大降低了涂料中VOC含量。但是，传统方法制备的单组分水性聚氨酯涂料，交联度较低，与溶剂型聚氨酯涂料相比，单组分水性聚氨酯涂料的耐化学性、耐水性不良，硬度、表面光泽度较差(杨清峰,瞿金清,陈焕钦.水性聚氨酯涂料技术进展综述[J].化工科技市场,2004(10):18-23.)，为了提高单组分水性聚氨酯的耐化学性、耐溶剂性等各项性能，通常的做法是将聚氨酯与其他树脂一起共混、共聚、接枝改性，虽然这种方法可以大大提高单组分水性聚氨酯的各项性能，但是，这种方法并不能从源头上减少异氰酸酯的使用。近年来，随着人们环保理念、职业健康和安全意识的提高，异氰酸酯的危害性引起了社会各界极大的关注，并出台了相关法律、法规。世界卫生组织严格规定异氰酸酯聚合物中游离单体质量分数必须低于0.5％，国家标准《GB18581-2009室内装饰装修材料溶剂型木器涂料中有害物质限量》中规定，室内空间游离异氰酸酯质量分数必须低于0.2％。由此可见，开发一种耐化学性、耐水性优异，硬度、表面光泽度较高的非异氰酸酯聚氨酯水性光固化涂料势在必行。
技术实现思路
针对现有技术，本专利技术要解决的技术问题是：如何制备一种耐化学性、耐水性优异，硬度、表面光泽度较高的非异氰酸酯聚氨酯光固化涂膜。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：本专利技术提供一种非异氰酸酯聚氨酯预聚体的制备方法，具体按照以下步骤制备：(1)将50.00g均苯四甲酸二酐、35mL碳酸甘油酯和2g4-二甲基吡啶加入到150mL的无水四氢呋喃中，将混合反应物加热至回流，直至反应混合物中的均苯四甲酸二酐完全溶解，再将反应混合物继续加热回流2h，然后冷却至室温，减压汽提溶剂，粗产物经纯化后得到产物I，反应式如下：(2)将50kg单烯丙基邻苯二甲酸酯、40LN,N-二甲基甲酰胺加入到回流加热反应器中，在反应器再加入1.5kg丁基三苯基溴化膦，将反应器预热至100℃，将340L环氧氯丙烷加入反应器中，100℃下反应5h，反应结束后，减压蒸馏除去未反应的环氧氯丙烷，然后，待反应体系冷却至40℃，在反应器中加入120L二氯甲烷、70kg质量分数50％的氢氧化钠溶液，对反应器抽真空(≤-0.1MPa)并保持1h，充分除去反应器中的水分，40℃下继续保温4h，之后对反应产物进行过滤、水洗得到滤液，滤液经分液、减压蒸馏得到产物Ⅱ，反应式如下：(3)将18g产物I、24g产物Ⅱ、0.02g苄基三乙基氯化铵，0.02g2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚加入到20g二甲基甲酰胺(DMF)溶液中，100℃下反应直至红外检测反应体系中1672cm-1附近的νC＝O和1250cm-1附近的νC-O的羧基特征峰消失，反应结束，然后向反应得到的液体中加入40ml乙酸乙酯混合均匀，将溶液转移到分液漏斗中，用40ml10wt％的碳酸钾水溶液分3次洗涤，z再用蒸馏水洗涤3次，收集乙酸乙酯层，通过旋转蒸发的方式得到产物Ⅲ，反应式如下：(3)产物Ⅲ与二胺类衍生物反应得到非异氰酸酯聚氨酯预聚体将产物Ⅱ与二胺类衍生物按照摩尔比1:1混合后，在50-70℃烘箱中反应5-20h，即得到非异氰酸酯聚氨酯预聚体，其分子结构如下：具体地，所述二胺类衍生物为乙二胺、1,3-丙二胺、1，4-丁二胺、1,5-戊二胺、1,6-己二胺、对苯二胺、邻苯二胺、间苯二胺、哌嗪、偶氮二胺及共轭不饱和烷基二胺中的一种。具体地，所述非异氰酸酯聚氨酯预聚体与丙烯酸酯、光引发剂、水等成分形成光固化涂料，在铝箔、玻璃、PC板材表面固化形成保护涂膜。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术所制备的非异氰酸酯聚氨酯光固化涂料具有较好的硬度、耐水性、耐化学腐蚀性。(2)本专利技术所使用的非异氰酸酯聚氨酯预聚体采用的是环氧酯与二胺类衍生物开环聚合的产物，从根源上减少了聚氨酯生产过程中多异氰酸酯的使用，符合当今社会绿色可持续发展的要求，具有良好的应用前景。附图说明图1：是产物Ⅲ的1HNMR谱图。具体实施方式现在结合实施例对本专利技术作进一步详细的说明。实施例1非异氰酸酯聚氨酯预聚体的制备，具体按照以下步骤进行：(1)将50.00g均苯四甲酸二酐、35mL碳酸甘油酯和2g4-二甲基吡啶加入到150mL的无水四氢呋喃中，将混合反应物加热至回流，直至反应混合物中的均苯四甲酸二酐完全溶解，再将反应混合物继续加热回流2h，然后冷却至室温，减压汽提溶剂，粗产物经纯化后得到产物I；(2)将50kg单烯丙基邻苯二甲酸酯、40LN,N-二甲基甲酰胺加入到回流加热反应器中，在反应器再加入1.5kg丁基三苯基溴化膦，将反应器预热至100℃，将340L环氧氯丙烷加入反应器中，100℃下反应5h，反应结束后，减压蒸馏除去未反应的环氧氯丙烷，然后，待反应体系冷却至40℃，在反应器中加入120L二氯甲烷、70kg质量分数50％的氢氧化钠溶液，对反应器抽真空(≤-0.1MPa)并保持1h，充分除去反应器中的水分，40℃下继续保温4h，之后对反应产物进行过滤、水洗得到滤液，滤液经分液、减压蒸馏得到产物Ⅱ；(3)将18g产物I、24g产物Ⅱ、0.02g苄基三乙基氯化铵，0.02g2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚加入到20g二甲基甲酰胺(DMF)溶液中，100℃下反应直至红外检测反应体系中1672cm-1附近的νC＝O和1250cm-1附近的νC-O的羧基特征峰消失，反应结束，然后向反应得到的液体中加入40ml乙酸乙酯混合均匀，将溶液转移到分液漏斗中，用40ml10wt％的碳酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非异氰酸酯聚氨酯光固化涂料，其特征在于，以重量份数计，包括以下成分：/n

【技术特征摘要】
1.一种非异氰酸酯聚氨酯光固化涂料，其特征在于，以重量份数计，包括以下成分：

。


2.根据权利要求1所述的一种非异氰酸酯聚氨酯光固化涂料，其特征在于，所述非异氰酸酯预聚体的分子结构为：



其中，n＝10-20。


3.根据权利要求1所述的一种非异氰酸酯聚氨酯光固化涂料，其特征在于：所述丙烯酸酯为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯或丙烯酸酯羟乙酯。


4.根据权利要求1所述的一种非异氰酸酯聚氨酯光固化涂料，其特征在于：所述流平剂为毕克化学：BYK-333、BYK-310、BYK-306、BYK-300。

...

【专利技术属性】
技术研发人员：管善月，
申请(专利权)人：管善月，
类型：发明
国别省市：安徽;34