水性防污树脂及制备方法与流程

本申请涉及水性涂料，特别是涉及水性防污树脂及其制备方法。

背景技术：

1、材料表面污染一直存在于人们日常生活中，为了实现优异的防污性能，即水与油都能在材料表面轻易滑动而不留下痕迹，防污树脂应运而生。污染物在树脂涂层表面的粘附力与涂层表面的表面能密切相关，当涂层表面能越低时，污染物与涂层表面之间相互作用力越小，则涂层表面防污性能越强。现有技术中，通过氟化聚合物和含硅类聚合物能够降低涂层表面的摩擦系数，增加表面化学惰性，降低污染物与涂层表面的相互作用力，达到防污的目的。

2、然而，现有的防污树脂虽具有一定的防污效果，但多数树脂中含有较多的溶剂，这不符合环保要求；防污树脂应用于涂料中时较难与其他树脂相溶，对其他树脂有一定的要求，限制了其应用场景；此外，有些防污树脂只对一些污染物具有防污效果，应用范围窄。

技术实现思路

1、针对现有技术问题，本发明提供了一种高亲水性、且与其他树脂相溶性好的水性防污树脂，利用本发明防污树脂制备的水性涂料具有很好的抗污性能。

2、本发明中，水性防污树脂的制备方法包括以下步骤：

3、步骤s100，以聚乙二醇、含有两个碳羟基的聚二甲基硅氧烷与二异氰酸酯为反应原料，反应至异氰酸酯(-nco)当量达到1200～2300g/mol时，得到聚氨酯；

4、步骤s200中，加入单羟基的丙烯酸酯进行封端反应，至异氰酸酯(-nco)当量达到42000～50000g/mol时，制得水性防污树脂。

5、步骤s100中，所述聚乙二醇、聚二甲基硅氧烷均能与二异氰酸酯反应，其中，聚乙二醇主要提供非离子的亲水基团，聚二甲基硅氧烷则提供防污结构，但防污结构过多会导致防污树脂与其他树脂的相容性变差，过少则会导致树脂的防污效果不理想；所述其他树脂为光固化涂料中常用的低聚树脂，包括二季戊四醇六丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯等低聚物，这些化合物能够为涂料提供一定的硬度，但是与现有的硅氧烷改性树脂的相溶性较差。因此，该步骤s100中控制反应节点(即异氰酸酯(-nco)当量)，一方面控制聚氨酯中的硅含量，另一方面控制二异氰酸酯的剩余量以用于步骤s200中的封端反应。

6、步骤s200中，单羟基的丙烯酸与步骤s100中剩余的二异氰酸酯反应，从而引入双键结构，获得聚氨酯丙烯酸酯，即水性防污树脂；双键含量的多少影响树脂在uv固化过程中交联度，双键含量越多，交联度越高。

7、可选的，所述聚二甲基氧烷为式ⅰ或式ⅱ所示结构：

8、

9、或

10、

11、式中，n＝5～70。

12、可选的，所述聚二甲基氧烷为式ⅰ所示结构。

13、可选的，n＝5～70。

14、可选的，所述聚乙二醇的数均分子量为300～5000。

15、可选的，所述聚乙二醇的数均分子量为500～3000。

16、可选的，所述丙烯酸酯的双键当量为50～400。可选的，所述丙烯酸酯的双键当量为50～400，例如为100～200。

17、可选的，步骤s100中，反应至异氰酸酯(-nco)当量达到1600～2000g/mol。

18、可选的，聚乙二醇、聚二甲基硅氧烷与二异氰酸酯三者的摩尔比为(1～2):(1～2):(3～7)。

19、可选的，聚乙二醇、聚二甲基硅氧烷与二异氰酸酯三者的摩尔比为(1～1.5):(1～1.5):(2.5～5)。

20、可选的，所述聚氨酯与所述丙烯酸酯的摩尔比为0.4～0.6。

21、本发明还提供了一种水性防污树脂，采用上述任一所述制备方法制得。所述水性防污树脂具有适宜的硅含量、亲水基团以及双键当量，应用于涂料中，由于该树脂的亲水性好、且与其他树脂的相溶性佳，不需添加乳化剂或有机助溶剂仍能获得均匀的涂料，而且经uv固化后获得的涂层具有良好的抗污性能和机械性能。

22、与现有技术相比，本发明至少具有以下技术效果之一：

23、所述水性防污树脂内具有亲水结构，不含有外加乳化剂，分散体热存储稳定。树脂自身可乳化于水中，粒径小于80nm；

24、所述水性防污树脂内具有抗污的结构，具有良好的水油接触角、抗污擦拭性能；

25、所述水性防污树脂与多种uv树脂/单体相溶性好，适用性广；同时对其他uv树脂与单体的乳化有帮助，增加了配方的调整空间。

技术特征：

1.水性防污树脂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚二甲基氧烷为式ⅰ或式ⅱ所示结构：

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述聚二甲基氧烷为式ⅰ所示结构。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，n＝5～70。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚乙二醇的分子量为300～5000。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述丙烯酸酯的双键当量为50～400。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述丙烯酸酯的双键当量为100～200。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s100中，反应至异氰酸酯(-nco)当量达到1600～2000g/mol。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，聚乙二醇、聚二甲基硅氧烷与二异氰酸酯三者的摩尔比为(1～1.5)：(1～1.5)：(2.5～5)。

10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚氨酯与所述丙烯酸酯的摩尔比为0.4～0.6。

11.水性防污树脂，其特征在于，采用权利要求1～10任一所述制备方法制得。

技术总结
本发明公开了一种水性防污树脂及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：以聚乙二醇、含有两个碳羟基的聚二甲基硅氧烷与二异氰酸酯为反应原料，反应至异氰酸酯(‑NCO)当量达到1200～2300g/mol时，得到聚氨酯；加入单羟基的丙烯酸酯进行封端反应，至异氰酸酯(‑NCO)当量达到42000～50000g/mol时，制得水性防污树脂。本发明制备的水性防污树脂为可UV固化的树脂，具有良好的亲水性、长效的防污能力、以及与其他树脂的相溶性好等优点，应用范围广。

技术研发人员：戴春晖,吕波,陈梦茹,刘磊
受保护的技术使用者：浙江佑谦特种材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24