可紫外光固化的水性聚氨酯及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于合成可紫外光固化水性聚氨酯的组合物，这种紫外光固化组合物主要包含，除去离子水和溶剂之外，计量的(A)甲基丙烯酸α-羟基三氨基醇酯，(B)低聚二元醇，(C)二异氰酸酯。所述组合物合成的聚氨酯具有高双键含量，高双键含量密度，以及高硬段含量的特性，所述聚氨酯涂膜也具有物理上硬度高，固化快，耐丁酮擦拭的特性。
【专利说明】可紫外光固化的水性聚氨酯及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种聚氨酯，特别涉及的是一种采用自制扩链剂制备光固化水性聚氨酯的方法。
【背景技术】
[0002]紫外光固化泛指经紫外光照射后快速聚合反应而固化的过程。由于该技术具有快速固化，生产效率高，节能，环保，优质，经济，适用于多种基材等优点，现已广泛应用有印刷，包装，电子，家电，汽车灯各行各业。本发明有关一种水性聚氨酯丙烯酸酯。
[0003]传统地，可光固化的水性聚氨酯的合成方法都是用丙烯酸羟乙酯或羟丙酯等单羟基丙烯酸酯对聚氨酯进行封端，以此引入双键，但这类方法所引入的双键量有限，固化后的聚氨酯涂膜的交联度不高，或将含有双键的不饱和聚酯作为软段引入到聚氨酯分子链中，虽然一定程度上提高了双键的含量，但是其分子链节的硬段含量就会下降，从而导致固化后的聚氨酯涂膜硬度也不会有太大的提高。
[0004]CN200810039199.3公开了一种引入硫醇-烯体系至聚氨酯多元醇或异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体中，再通过自乳化制备含多元硫醇和多元烯的水性聚氨酯紫外光固化水性聚氨酯的合成方法，以期提高官能团转化率，克服氧化阻碍并提高高双键含量带来的力学性能。
[0005]CN200910017333.4公开了一种将聚醚二醇引入聚氨酯主链中，并用单羟基丙烯酸酯类的单体封端制备具有较高相对分子质量因而提高双键数目的紫外光固化水性聚氨酯的合成方法，以期提高聚氨酯的抗化学性能并兼顾硬度和柔韧度。
[0006]CN201210206961.9公开了一种利用双羟基脂肪酸作为扩链剂的紫外光固化水性
聚氨酯的合成方法，以期提高相对分子质量和储存稳定性。
[0007]由此可见，现有技术提高双键含量的方式是增加转化率或提高相对分子质量，因而无法提高聚氨酯分子中双键的密度，也无法从理论上提高聚氨酯的硬段含量。
【发明内容】
[0008]鉴于现有技术的上述缺陷，本发明目的是提高双键密度以及理论上提高水性聚氨酯的硬段含量。
[0009]因此，本发明提供一种将含有双键的端氨基的小分子扩链剂以硬段形式存在于聚氨酯链节中的可紫外光固化的水性聚氨酯及其制备方法。
[0010]本发明还提供了所述含双键的端氨基小分子扩链剂的制备方法。
[0011]所述水性聚氨酯制备方法包括以下步骤:
[0012](I)端氨基小分子扩链剂甲基丙烯酸α-羟基三氨基醇酯的合成
[0013]向干燥的反应器中加入二 乙烯三胺，用适量的丙酮稀释，加热至60°C左右，此时丙酮有回流，滴加用丙酮稀释过的甲基丙烯酸缩水甘油酯，2-2.5小时滴完，保温10分钟左右，冷却抽出丙酮即可；开环缩合反应得到端氨基的甲基丙烯酸α-羟基三氨基醇酯。如下式所示:
[0014]
【权利要求】
1.可紫外光固化的水性聚氨酯，其特征在于:本聚氨酯有以下化学式:
2.制备权利要求1所述的可紫外光固化的水性聚氨酯的方法，其特征在于: (O计量的低聚二元醇、二异氰酸酯和亲水扩链剂制备聚氨酯预聚体； (2)所述预聚体与含阻聚剂的计量的甲基丙烯酸α-羟基三氨基醇酯在40°C-60°C反应20-40分钟； (3)所述产物再由封端剂在55°C-65°C进行封端；和 (4)最后降温至35°C_45°C加入三乙胺反应得到权利要求1所述的可紫外光固化的水性聚氨酯。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的甲基丙烯酸α-羟基三氨基醇酯是由二乙烯三胺与甲基丙烯酸缩水甘油酯在溶剂中在溶剂合适的回流温度下反应得到的。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述计量的聚氨酯预聚体反应所述聚氨酯预聚体反应物包含: (1)摩尔百分比为35%-65%的低聚二元醇； (2)摩尔百分比为35%-65%的二异氰酸酯；和 (3)摩尔百分比小于等于30%的亲水扩链剂。
5.权利要求2所述的方法，其特征在于，所述低聚二元醇选自:聚己内酯二元醇、聚四氢呋喃醚二醇、共聚醚、聚新戊二醇酯中的一种或两种以上。
6.权利要求2所述的方法，其特征在于，所述二异氰酸酯选自:异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯中的一种或两种以上。
7.权利要求2所述的方法，其特征在于，所述亲水扩链剂选自:二甲羟基丙酸或N-甲基吡咯烷酮中的一种或两种。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂选自丙酮、丁酮、醋酸丁酯、N-甲基吡咯烷酮中的一种或两种。
9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述制备可紫外光固化的水性聚氨酯的计量的反应物包括: (1)重量百分比为65%-80%的聚氨酯预聚物； (2)重量百分比为3%_5%的甲基丙烯酸α-羟基三氨基醇酯； (3)重量百分比为15%-20%的封端剂；和(4)重量百分比为1%-3%的三乙胺。
10.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于:所述的封端剂选自丙烯酸羟乙酯或丙烯酸羟丙酯。
11.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于:所述的阻聚剂选自对苯二酚、2-叔丁基对苯二酚或对甲氧基苯·酚。
【文档编号】C08G18/67GK103819646SQ201310231599
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2013年6月9日 优先权日:2013年6月9日
【发明者】吴晓波 申请人:江阴摩尔化工新材料有限公司