CN103102456B - 一种水性uv聚氨酯树脂组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了属于水性光固化涂料制备技术领域的一种水性UV聚氨酯树脂组合物及其制备方法。该组合物由以下重量份数的物质组成：水性聚氨酯20-40份、水性丙烯酸酯1-10份、催化剂0.1-0.2份、水35-100份、三乙胺1-3份。该组合物的水分散体系稳定性高，具有适合生产流水线的施工性能如复溶性、润湿性，具有优良的颜料相容性、极佳的对底材及层间的附着力，以及超低的VOC和HAP值，具有较低的粘度，为制备开发高性能水性涂料有更多的选择余地。

Description

一种水性UV聚氨酯树脂组合物及其制备方法

技术领域

本发明属于水性光固化涂料制备技术领域，具体涉及一种水性UV聚氨酯树脂组合物及其制备方法。

背景技术

随着世界各国对环境保护的重视，环保立法日益完善，人们对环境保护的呼声越来越高。水性光固化涂料具有无污染、性能优良等特点，并广泛应用于纸张上光油、木器清漆、丝印油墨、电沉积光致抗蚀剂等领域。对于涂料行业来说，更要紧跟时代步伐。所以，用水作为溶剂代替稀释剂的水性涂料已成为涂料发展的主要方向之一，光固化涂料及水性涂料技术因其环保优势日益为人们所关注。

水性光固化涂料主要由水性低聚物、水性光引发剂、助剂和水组成，其中水性低聚物是最主要的成分。水性光固化低聚物是水性UV固化体系中最重要的组分，它决定着固化膜的硬度、柔韧性、粘附性、耐磨性、耐水性和耐腐蚀性等物理性能。水性UV固化树脂要进行自由基光固化，这就要求树脂分子必须带有不饱和基团，在紫外光的照射下，分子中的不饱和基团相互交联，由液态涂层变成固态涂层。

水性UV树脂涂料可以在光引发剂和紫外光的作用下迅速进行交联固化。水性树脂最大的优点是粘度可控，清洁、环保、节能、高效，并且可以根据实际需求来设计预聚物的化学结构。但是此体系还存在着些许不足，如涂料水分散体系的长期稳定性有待提高，固化膜的吸水性有待改进，作为木器漆特别是木器封闭底漆用水性UV树脂所具有的透木纹性较差，施工时复溶性尚可，颜料相容性有待提高，与面漆配合层间及底材附着力欠佳等。

发明内容

本发明针对目前的水性UV树脂涂料稳定性差，固化膜吸水性低，与面漆配合层间及底材附着力低的问题，提出一种水性UV聚氨酯树脂组合物及其制备方法。该组合物的水分散体系稳定性高，具有适合生产流水线的施工性能如复溶性、润湿性，具有优良的颜料相容性、极佳的对底材及层间的附着力，以及超低的VOC(挥发性有机物)和HAP(有害空气污染物)值，具有较低的粘度，为制备开发高性能水性涂料有更多的选择余地。

一种水性UV聚氨酯树脂组合物，由以下重量份数的物质组成：水性聚氨酯20-40份、水性丙烯酸酯1-10份、催化剂0.1-0.2份、水35-100份、三乙胺1-3份。

所述水性聚氨酯由端羟基聚酯、聚丙二醇和异佛尔酮二异氰酸酯反应合成。

所述水性丙烯酸酯为由2，2-二羟甲基丙酸和1，4丁二醇反应合成的物质，或者为丙烯酸-2-羟乙酯，或者为两者的混合物。

所述催化剂为有机胺和有机锡。

所述有机胺为三乙胺。

所述有机锡为二月桂酸二丁基锡。

一种水性UV聚氨酯树脂组合物的制备方法，按照如下步骤进行：

(1)按重量份数，取20-40份端羟基聚酯、5-10份聚丙二醇、10份异佛尔酮二异氰酸酯，在N₂保护下升温至70-80℃，反应1-2小时；

(2)降温至45℃，按重量份数，加入1-9份2，2-二羟甲基丙酸、1-4份1，4丁二醇和3-12份丁酮，升温至70-80℃，反应1-2小时；

(3)降温至45℃，按重量份数，加入1-4份丙烯酸-2-羟乙酯、0.1-0.4份二月桂酸二丁基锡和1-3份丁酮，升温到60℃，反应1-2小时；

(4)降温至室温，按重量份数，加入1-5份三乙胺，再加入40-120份去离子水搅拌乳化并用旋转蒸发仪脱丁酮，制得。

本发明的有益效果：本发明用水取代传统的溶剂作为载体，使生产成本大幅度降低，以40％的固含来算，每吨可节约成本5000-8000元。选用异佛尔酮二异氰酸酯，使成品在木器表面涂膜后，得到更优秀的附着力，耐磨性能提高10％。采用丙烯酸-2-羟乙酯作单体，参与反应后的成品，水溶性更完善，生产设备易清洗，降低劳动成本。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

水性UV聚氨酯树脂组合物的制备方法，按照如下步骤进行：

(1)取30g端羟基聚酯、10g聚丙二醇、10g异佛尔酮二异氰酸酯，在N₂保护下升温至75℃，反应1小时；

(2)降温至45℃后加入7g2，2-二羟甲基丙酸、2g1，4丁二醇和4g丁酮，升温至75℃，反应1小时；

(3)降温至45℃，加入2g丙烯酸-2-羟乙酯、0.1g二月桂酸二丁基锡和2g丁酮，升温到60℃，反应1小时；

(4)降温至室温，加入1.5g三乙胺，再加入94g去离子水搅拌乳化并用旋转蒸发仪脱丁酮，制得。

制得的成品为固含量40±2％(质量分数)稳定均一的紫外光固化水性UV聚氨酯乳液，乳液为乳白至半透明状，贮存稳定性优异。

实施例2

水性UV聚氨酯树脂组合物的制备方法，按照如下步骤进行：

(1)取35g端羟基聚酯、5g聚丙二醇、10g异佛尔酮二异氰酸酯，在N₂保护下升温至72℃，反应2小时；

(2)降温至45℃后加入4g2，2-二羟甲基丙酸、1g1，4丁二醇和6g丁酮，升温至72℃，反应1.5小时；

(3)降温至45℃，加入3g丙烯酸-2-羟乙酯、0.2g二月桂酸二丁基锡和2g丁酮，升温到60℃，反应1.5小时；

(4)降温至室温，加入2g三乙胺，再加入90g去离子水搅拌乳化并用旋转蒸发仪脱丁酮，制得。

制得的成品为固含量39±2％(质量分数)稳定均一的紫外光固化水性UV聚氨酯乳液，乳液为乳白至半透明状，贮存稳定性优异。

实施例3

水性UV聚氨酯树脂组合物的制备方法，按照如下步骤进行：

(1)取32g端羟基聚酯、8g聚丙二醇、10g异佛尔酮二异氰酸酯，在N₂保护下升温至80℃，反应2小时；

(2)降温至45℃后加入9g2，2-二羟甲基丙酸、4g1，4丁二醇和12g丁酮，升温至80℃，反应2小时；

(3)降温至45℃，加入4g丙烯酸-2-羟乙酯、0.3g二月桂酸二丁基锡和3g丁酮，升温到60℃，反应2小时；

(4)降温至室温，加入2g三乙胺，再加入100g去离子水搅拌乳化并用旋转蒸发仪脱丁酮，制得。

制得的成品为固含量41±2％(质量分数)稳定均一的紫外光固化水性UV聚氨酯乳液，乳液为乳白至半透明状，贮存稳定性优异。

Claims (1)

1.一种水性UV聚氨酯树脂组合物的制备方法，其特征在于，按照如下步骤进行：

(1)按重量份数，取20-40份端羟基聚酯、5-10份聚丙二醇、10份异佛尔酮二异氰酸酯，在N₂保护下升温至70-80℃，反应1-2小时；

(2)降温至45℃，按重量份数，加入1-9份2，2-二羟甲基丙酸、1-4份1，4丁二醇和3-12份丁酮，升温至70-80℃，反应1-2小时；

(3)降温至45℃，按重量份数，加入1-4份丙烯酸-2-羟乙酯、0.1-0.4份二月桂酸二丁基锡和1-3份丁酮，升温到60℃，反应1-2小时；

(4)降温至室温，按重量份数，加入1-5份三乙胺，再加入40-120份去离子水搅拌乳化并用旋转蒸发仪脱丁酮，制得。