本发明涉及涂料,具体涉及一种大分子型紫外光固化水性聚氨酯的制备方法。
背景技术：
1、与溶剂型光固化涂料相比，水性紫外光固化涂料不需要添加活性稀释剂，具有固化速率快、生产效率高、涂装成本低、应用范围广的特点，被广泛运用于金属防腐、家居装饰、油墨印刷、皮革纺织、网络通信等领域。
2、水性紫外光固化聚氨酯丙烯酸酯作为水性光固化树脂研究的热点，已形成了较为成熟的制备路线：先合成聚氨酯中间体，再以单端羟基丙烯酸类单体对其进行封端，两步法合成水性光固化聚氨酯。其特点是制备工艺简单，但通过封端引入的光固化的双键数量较少，光敏单元含量低，且存在分布不均匀的问题。封端路线对于提升聚合物分子量作用有限，仍属于齐聚物范畴。制得的树脂粘度低、润湿性好，但硬度和耐水性差，漆膜只有经过紫外光固化才能具有良好的耐水、耐溶剂性能。
3、本发明设计出一条大分子型紫外光固化水性聚氨酯路线，提升了聚氨酯的分子质量，引入更多交联位点，固化前即具有涂膜的基本性能，经紫外光固化后性能更加优异。
技术实现思路
1、对于目前现有技术存在的不足，本发明提供了一种大分子型紫外光固化水性聚氨酯的制备方法。在制备过程中无可挥发性有机物，对环境和人体健康威胁小，产品粘度低、稳定性好，固化成膜后硬度高、光泽好，具有较好的耐溶剂性能。
2、为了实现上述目的提供的技术方案如下：
3、一种大分子型紫外光固化水性聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：
4、(1)水性聚氨酯预聚体的合成
5、在反应器中投入光敏单体、长链二元醇、亲水单体、小分子多元醇、阻聚剂混合均匀，升温至100-110℃，真空度-0.05±0.01mpa，脱水1-1.5h；撤除真空，降温至55-70℃，向反应器中缓慢滴加二异氰酸酯，在60-75min内滴入完毕；加入丙酮降低反应器内液体粘度，加入催化剂，取样经二正丁胺法测得体系nco含量到达理论值后停止保温，制得水性聚氨酯预聚体；
6、(2) 大分子型紫外光固化水性聚氨酯的合成
7、向上步制得的水性聚氨酯预聚体中加入中和剂，温度设置在40-55℃，进行中和成盐反应25-35min；高速分散搅拌条件下，加入扩链剂、去离子冰水扩链分散40-60min；升温至60-75℃减压蒸馏脱除溶剂丙酮，得到透明或半透明状大分子型紫外光固化水性聚氨酯。
8、上述方案中，所述原料按照重量百分比计数为：光敏单体2.5-6.5%，长链二元醇5.8-15%，亲水单体0.8-2.8%，小分子多元醇0.5-2.5%，阻聚剂0.02-0.5%，二异氰酸酯8-22%，催化剂0.01-0.5%，中和剂0.8-2.2%，扩链剂0.7-1.8%，余量为溶剂丙酮和去离子水。
9、上述方案中，所述的光敏单体为三羟甲基丙烷单烯丙基醚、甘油烯丙基醚、三羟甲基丙烷单丙烯酸酯、季戊四醇二甲基丙烯酸酯中的任意一种或多种混合。
10、上述方案中，所述的长链二元醇为聚己内酯二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、聚碳酸酯二醇、聚四氢呋喃二醇中任意一种或多种混合，分子量在500-2000之间。
11、上述方案中，所述的亲水单体为二羟甲基丁酸或二羟甲基丁酸丙酸中的一种。
12、上述方案中，所述的小分子多元醇为乙二醇、丙二醇、一缩二丙二醇、丁二醇、己二醇、1,4-环己烷二甲醇中的一种。
13、上述方案中，所述的阻聚剂为对甲氧基苯酚或对叔丁基邻苯二酚中的一种。
14、上述方案中，所述的二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯中任意一种或多种混合。
15、上述方案中，所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡或辛酸亚锡中的一种。
16、上述方案中，所述的中和剂为三乙胺；所述的扩链剂为乙二胺或异佛尔酮二胺中的一种。
17、本发明还提供了一种按照上述方法制备得到的大分子型紫外光固化水性聚氨酯。
18、与现有技术相比，本发明提供的有益成果为：
19、(1)本发明制备的大分子型紫外光固化水性聚氨酯，不同于其他将聚氨酯分子封端形成齐聚物的方式，采用扩链剂对聚氨酯分子链进行扩链，合成得到大分子类型的聚合物，制得的产品基础刚性强，硬度好，贮存稳定性佳，耐冲击性能强。
20、(2)本发明制备的大分子型紫外光固化水性聚氨酯，直接将光敏单体进行一步法聚合引入到聚氨酯分子侧链上，为聚合物分子带来更多的光固化交联位点，同时简化了操作流程，更利于实现大规模化运用，产品经光固化处理后具备更加优异的硬度及耐水性、耐溶剂性能。
1.一种大分子型紫外光固化水性聚氨酯的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
2.如权利要求1所述大分子型紫外光固化水性聚氨酯的制备方法，其特征在于所用原料按照重量百分比计数如下：光敏单体2.5-6.5%，长链二元醇5.8-15%，亲水单体0.8-2.8%，小分子多元醇0.5-2.5%，阻聚剂0.02-0.5%，二异氰酸酯8-22%，催化剂0.01-0.5%，中和剂0.8-2.2%，扩链剂0.7-1.8%，余量为溶剂丙酮和去离子水。
3.如权利要求1所述大分子型紫外光固化水性聚氨酯的制备方法，其特征在于所述的光敏单体为三羟甲基丙烷单烯丙基醚、甘油烯丙基醚、三羟甲基丙烷单丙烯酸酯、季戊四醇二甲基丙烯酸酯中的任意一种或多种混合。
4.如权利要求1所述大分子型紫外光固化水性聚氨酯的制备方法，其特征在于所述的聚酯二元醇为聚己内酯二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、聚碳酸酯二醇、聚四氢呋喃二醇中任意一种或多种混合，分子量在500-2000之间。
5.如权利要求1所述大分子型紫外光固化水性聚氨酯的制备方法，其特征在于所述的亲水单体为二羟甲基丁酸或二羟甲基丁酸丙酸中的一种。
6.如权利要求1所述大分子型紫外光固化水性聚氨酯的制备方法，其特征在于所述的小分子多元醇为乙二醇、丙二醇、一缩二丙二醇、丁二醇、己二醇、1,4—环己烷二甲醇中的一种。
7.如权利要求1所述大分子型紫外光固化水性聚氨酯的制备方法，其特征在于所述的阻聚剂为对甲氧基苯酚或对叔丁基邻苯二酚中的一种。
8.如权利要求1所述大分子型紫外光固化水性聚氨酯的制备方法，其特征在于所述的二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种混合。
9.如权利要求1所述大分子型紫外光固化水性聚氨酯的制备方法，其特征在于所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡或辛酸亚锡中的一种。
10.如权利要求1所述大分子型紫外光固化水性聚氨酯的制备方法，其特征在于所述的中和剂为三乙胺；所述的扩链剂为乙二胺或异佛尔酮二胺中的一种。
11.一种根据权利要求1至10任一所述的制备方法制备得到的大分子型紫外光固化水性聚氨酯。