一种无溶剂光固化树脂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种无溶剂光固化树脂及其制备方法和应用。该无溶剂光固化树脂包括如下重量份数的组分：如式(M1)所示的无规共聚物1份；如式(M2)所示的化合物0.8～1.2份；)所示的化合物0.8～1.2份；该无溶剂光固化树脂绿色环保、施工效率高，形成的涂层具有高附着力和良好的耐化学性能。附着力和良好的耐化学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种无溶剂光固化树脂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及高分子材料光固化领域，更具体地，涉及一种无溶剂光固化树脂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]辐射固化是指在光(包括紫外、可见光)或高能射线(主要是电子束)的作用下，液态的低聚物或单体经过交联聚合而形成固态产物的过程。丙烯酸树脂是光固化树脂中最为常用的一类树脂，具有收缩小、对基材附着力好、黄变小等优点，广泛应用在涂料、油墨、压敏胶等领域。丙烯酸树脂通过自由基热引发剂聚合，分子量大，从而粘度高，甚至变成固体，不利于施工，故常在合成过程中加入有机溶剂，如乙酸乙酯、乙酸丁酯、丁酮等有机溶剂，而溶剂的加入，导致施工过程需要将溶剂挥发完全后再进行固化，其过程有有机溶剂挥发，不利于环境以及施工人员的身体健康。因此，目前丙烯酸树脂的研发保证树脂的性能(如附着力)的同时，还要求减少或避免使用有机溶剂，体现绿色环保。
[0003]近年来，固化涂料技术的发展给碳钢管材的修补提供了一种的解决方案，传统用环氧树脂型热固化涂料，需要现场混配和较高温度下较长时间才能固化完全，而使用光固化涂料可以大大提高施工效率。此外，在碳钢管材的修补的应用中，固化涂料需要对碳钢管材具有良好的附着力，同时需要具有良好的耐化学性能。现有的环氧体系的无溶剂丙烯酸树脂(比如名称为一种无溶剂羟基丙烯酸树脂及其制备方法与应用的中国专利)存在强度不足，光固化活性较低，无法达到较高的耐化学性能的要求。因此，故需要研发出一款无溶剂型的、对碳钢管材具有良好附着力且施工涂层具有良好的耐化学性能的光固化树脂。

技术实现思路

[0004]本专利技术的首要目的是克服上述现有技术中缺乏无溶剂型的、对碳钢管材具有良好附着力且施工涂层具有良好的耐化学性能的光固化树脂的问题，提供一种无溶剂光固化树脂。该无溶剂光固化树脂绿色环保、施工效率高，形成的涂层具有高附着力和良好的耐化学性能。
[0005]本专利技术的进一步目的是提供上述无溶剂光固化树脂的制备方法。
[0006]本专利技术的进一步目的是提供上述无溶剂光固化树脂为主体树脂在制备光固化涂料中的应用。
[0007]本专利技术的进一步目的是提供一种复合光固化涂料。
[0008]本专利技术的上述目的通过以下技术方案实现：
[0009]一种无溶剂光固化树脂，包括如下重量份数的组分：
[0010]如式(M1)所示的无规共聚物1份；
[0011]如式(M2)所示的化合物0.8～1.2份；
[0012][0013]R1为甲基或氢，R2为C
5～13
带环状结构的烷基，R3为C4‑8直链或支链烷基，R4为C
1～3
直链烷基，R0为R2、R3、R4和R0的摩尔比为(1～3):(2～5):(5～7):1；
[0014]式(M2)中，R5为C
6～13
直链或支链亚烷基、C
6～13
单环或多环亚烃基；R6为含有1～3个丙烯酸酯取代基团的C
1～5
烷基；
[0015]所述无溶剂光固化树脂的粘度为70000～160000cps。
[0016]本专利技术的无溶剂光固化树脂的粘度可按GB/T 2794
‑
2013在60℃下测得。
[0017]应当理解的是，本专利技术中的溶剂是指树脂固化形成涂层后，无法成为涂层本身，而是作为挥发性有机化合物而被去除的挥发性组分，比如乙酸乙酯、乙酸丁酯、丁酮等，即“无溶剂”是指不含无法成为涂层本身的挥发性组分。
[0018]本专利技术的无溶剂光固化树脂包括特定结构的无规共聚物(式(M1))和特定结构的聚氨酯丙烯酸酯(式(M2))。其中，特定结构的无规共聚物(式(M1))由(甲基)丙烯酸和(甲基)丙烯酸酯单体聚合，再进一步与甲基丙烯酸酸缩水甘油醚反应得到；其主链由(甲基)丙烯酸和(甲基)丙烯酸酯单体的碳碳双键聚合形成，在式(M1)中以波浪线表示；其侧链包括(含带环状结构的烷基)、(含C4‑8直链或支链烷基)、(含C
1～3
直链烷基)和侧链中，带环状结构的烷基有助于提高树脂固化后形成的涂层的附着力和耐化学性能；C4‑8直链或支链烷基可以给固化后形成的涂层带来较好的柔韧性，使得涂层的附着力提高；C
1～3
直链烷基可以给固化后形成的涂层可以在不影响附着力的情况下平衡漆膜强度、韧性和耐化学性能；含有碳碳双键，其可为无规共聚物带来良好的光固化活性。
特定结构的聚氨酯丙烯酸酯(式(M2))的结构中同时引入了氨基甲酸酯基团和一定数量的丙烯酸酯基团。通过无规共聚物特定的侧链和聚氨酯丙烯酸酯特定数量的丙烯酸酯基团配合，该无溶剂光固化树脂在光固化后形成的涂层的收缩小，附着力高(尤其是对碳钢管材的附着力高)，且交联密度高，耐化学性能良好。此外，本专利技术的无溶剂光固化树脂不含挥发性组分，绿色环保；同时可采用光固化的方式进行固化，施工效率高。
[0019]即本专利技术的无溶剂光固化树脂绿色环保、施工效率高，形成的涂层具有高附着力和良好的耐化学性能。
[0020]优选的，R2为
[0021]优选的，R3为异丁基、正丁基、异辛基或正辛基。
[0022]优选的，R4为甲基、乙基或丙基。
[0023]优选地，R5为C6直链亚烷基、直链亚烷基、
[0024]优选地，R6为
[0025]上述无溶剂光固化树脂的制备方法，包括如下步骤：
[0026]S1.将如式(Ⅰ)所示的异氰酸酯、如式(Ⅱ)所示的第一(甲基)丙烯酸酯单体、如式(Ⅲ)所示的第二(甲基)丙烯酸酯单体、如式(Ⅳ)所示的第三(甲基)丙烯酸酯单体、(甲基)丙烯酸和热引发剂混合，发生聚合反应，
[0027][0028]S2.加入阻聚剂和如式(
Ⅴ
)所示的带羟基的丙烯酸酯单体，反应至NCO完全转化；
[0029]R6‑
OH
[0030]式(
Ⅴ
)；
[0031]S3.加入甲基丙烯酸酸缩水甘油醚，反应，即得所述无溶剂光固化树脂；
[0032]步骤S1中，所述第一(甲基)丙烯酸酯单体、第二(甲基)丙烯酸酯单体、第三(甲基)丙烯酸酯单体和(甲基)丙烯酸的质量之比为1：(1.5～2.5)：(1.5～2.5)：(0.1～0.5)；步骤
S2中所述带羟基的丙烯酸酯单体包含摩尔百分比为60％以上的季戊四醇三丙烯酸酯。
[0033]本专利技术还提供了上述无溶剂光固化树脂的制备方法，该制备方法首先将异氰酸酯、三种特定的(甲基)丙烯酸酯单体以及(甲基)丙烯酸混合，(甲基)丙烯酸酯单体和(甲基)丙烯酸发生聚合反应，生成式(M1)所示的无规共聚物的前体；然后加入季戊四醇三丙烯酸酯，季戊四醇三丙烯酸酯与异氰酸酯反应发生反应，再加入带羟基的丙烯酸酯单体，带羟基的丙烯酸酯单体与异氰酸酯发生反应，生成式(M2)所示的聚氨酯丙烯酸酯化合物；再加入甲基丙烯酸酸缩水甘油醚，甲基丙烯酸酸缩水甘油醚与式(M1)所示的无规共聚物的前体的羧基发生反应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无溶剂光固化树脂，其特征在于，包括如下重量份数的组分：如式(M1)所示的无规共聚物1份；如式(M2)所示的化合物0.8～1.2份；式(M1)中，R1为甲基或氢，R2为C
5～13
带环状结构的烷基，R3为C4‑8直链或支链烷基，R4为C
1～3
直链烷基，R0为R2、R3、R4和R0的摩尔比为(1～3):(2～5):(5～7):1；式(M2)中，R5为C
6～13
直链或支链亚烷基、C
6～13
单环或多环亚烃基；R6为含有1～3个丙烯酸酯取代基团的C
1～5
烷基；所述无溶剂光固化树脂的粘度为70000～160000cps。2.根据权利要求1所述无溶剂光固化树脂，其特征在于，R2为为3.根据权利要求1所述无溶剂光固化树脂，其特征在于，R3为异丁基、正丁基、异辛基或正辛基。4.根据权利要求1所述无溶剂光固化树脂，其特征在于，R4为甲基、乙基或丙基。5.根据权利要求1所述无溶剂光固化树脂，其特征在于，R5为C6直链亚烷基、
6.根据权利要求1所述无溶剂光固化树脂，其特征在于，R6为7.权利要求1～6任一所述无溶剂光固化树脂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.将如式(Ⅰ)所示的异氰酸酯、如式(Ⅱ)所示的第一(甲基)丙烯酸酯单...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞来兴，汪慧，刘杰夫，覃海定，李林，叶华强，林子鹏，
申请(专利权)人：新丰博兴聚合材料有限公司，
类型：发明
国别省市：