CN112409565A - 生物基净味水性uv固化聚氨酯丙烯酸酯水分散体及其制备方法与应用 - Google Patents

生物基净味水性uv固化聚氨酯丙烯酸酯水分散体及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了生物基净味水性UV固化聚氨酯丙烯酸酯水分散体及其制备方法与应用，该制备方法先将环氧植物油、丙烯酸羟基酯、阻聚剂、催化剂混合，升温至80‑110℃反应，得到生物基多元醇；向上述产物中添加二异氰酸酯、二元醇、亲水扩链剂、二丙二醇二甲醚，在40‑70℃反应3‑4h，再加入丙烯酸羟基酯进行封端，中和，加入去离子水高速分散，减压抽提，得目标产物。本发明水分散体VOC含量低于2.5％，应用所得涂料固含量高达50％以上，粘度在300‑1000mPa.s，储存稳定性大于9个月，用于制备木器漆涂料，不需添加小分子的丙烯酸单体作为活性稀释剂，固化时间少于15s，附着力为0级，硬度高达4H以上。

Description

生物基净味水性UV固化聚氨酯丙烯酸酯水分散体及其制备方 法与应用
技术领域
本发明属于紫外光固化涂料技术领域，涉及一种紫外光固化预聚物水分散体，具体涉及一种生物基高硬度净味水性UV固化聚氨酯丙烯酸酯水分散体及其制备方法与应用。
背景技术
光固化涂料具有涂膜性能优异和环保安全的优点，是涂料行业重点推广的绿色涂料之一，其发展趋势是高性能和净味涂料。目前关于低或无VOC含量而且净味UV固化涂料的研究可分为：(1)物理添加香精来掩盖刺激性气味，如中国专利申请CN 103834295 A涉及了一种环保净味UV固化涂料的制备，固化膜具有硬度高、固化速度快、耐腐蚀耐磨等特点，但所述的环保净味实际是添加柠檬精油掩盖不良气味，并没有从根本上解决有机物挥发的问题；(2)在低聚物合成过程中无溶剂添加，但后期加入活性稀释剂调节粘度，造成丙烯酸酯单体挥发，如中国发明专利申请CN 1670097A涉及一种无溶剂、低粘度紫外光固化聚氨酯丙烯酸酯皮革涂饰剂的制备，制备过程无溶剂添加且低粘度，但是此方法在合成后期大量添加反应性丙烯酸酯单体，即活性稀释剂，会存在丙烯酸酯单体的挥发，产生刺激性气味等问题，损害人体健康。中国发明专利申请CN 105505092 A公布了一种净味耐磨丝滑UV哑光面漆涂料及其制备方法，净味效果较好，但是配方中所加入丙烯酸酯占比约为50％，依然存在一定程度的挥发，对人的健康及周边环境造成极大的影响。彭钧浪等(彭钧浪,刘志刚,罗先平,杨建谊.低气味UV光固化木器涂料的制备[J]，中国涂料，2012，(02):46-48)研究了一种低气味UV光固化木器涂料的制备，配方主要包括环氧树脂、脂肪族聚氨酯树脂、单体如乙氧基化-1,6-己二醇二丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙烯酸-2-羟基乙酯，此配方对木材的润湿性良好，附着力及耐热稳定性良好，气味较低，但活性单体所占比例约为30％，在施工过程及固化成膜过程仍旧会带来有机气体的挥发问题。
相比较于传统涂料，水性涂料以水为溶剂，可避免大量使用有机溶剂，极大减少VOC含量。但是水性UV固化涂料的性能低于溶剂型UV固化涂料，这主要源于水性UV固化涂料干燥成膜后，其交联密度低于溶剂型UV固化涂料，并且含有高浓度的亲水基团，从而使得固化后的涂膜的各项性能如硬度、耐水性和抗划伤性等不如溶剂型UV固化涂料。因此，高硬度的水性UV固化树脂和涂料的制备存在较大难点。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种水分散体VOC含量低于2.5％，应用该水分散体所得涂料固含量高达50％以上，粘度在300-1000mPa.s，储存稳定性大于9个月的生物基净味水性UV固化聚氨酯丙烯酸酯水分散体及其制备方法。
本发明的另一目的在于提供所述的生物基净味水性UV聚氨酯丙烯酸酯水分散体在UV固化水性涂料中的应用。UV聚氨酯丙烯酸酯水分散体用于制备木器漆涂料，不需添加小分子的丙烯酸单体作为活性稀释剂，固化时间少于15s，附着力为0级，硬度高达4H以上。
本发明采用环氧植物油替代缩水甘油醚，可以减少石油资源的消耗，使反应可以再生，同时通过控制环氧大豆油环氧基的开环个数，可调整水分散体官能度的个数，从而提高UV固化涂膜硬度。本发明的聚氨酯丙烯酸酯是一种紫外光固化预聚物，以亲水扩链剂作为亲水链段，可使预聚体聚氨酯丙烯酸酯具有水溶性，只需加入少量水便可调节粘度，不需要添加低粘度刺激性的丙烯酸酯单体；另一方面，通过真空抽提的方法，去除未反应单体和溶剂，达到了净味的效果；本发明提供的制备方法操作简单，条件易控，无需如传统方法加入苯系溶剂或其他高沸点难挥发溶剂，安全环保，所制备的产品具有较低粘度，较高固含，超低挥发等优点，可用于配制水性UV固化环保型木器漆。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
生物基净味水性UV聚氨酯丙烯酸酯水分散体的制备方法，包括如下步骤：
(1)生物基多元醇的制备：以质量份数计，取13.8～17.6份环氧植物油，2～3.5份丙烯酸羟乙酯，0.1～0.3份三氟化硼乙醚，0.01～0.1份阻聚剂混合，在80-110℃反应4～5h；
(2)水性UV聚氨酯丙烯酸酯分散体：以质量份数计，取步骤(1)中的生物基多元醇15.8～21.1份，2.7～4.6份聚醚二醇，4.6～9.6份丙烯酸羟基酯，16.5～22.6份二异氰酸酯混合进行扩链，在30-50℃反应1-2.5h，用1.2～1.5份二丙二醇二甲醚溶解1.2～1.6份亲水扩链剂，随着反应过程中粘度的增大，加入有机溶剂降低粘度，在50-70℃反应3-5h，然后滴加2.6～6.1份丙烯酸羟基酯，反应1-2h；加入48～50份离子水，1.1～1.8份中和剂，高速分散20-40min，然后减压除掉未反应的单体和有机溶剂。
所述的环氧植物油的环氧值为5％以上。
为进一步实现本发明目的，优选地，所述的环氧植物油为环氧大豆油、环氧亚麻油、环氧脱水蓖麻油和环氧桐油的一种或多种。
优选地，所述的丙烯酸羟基酯为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的一种或多种。
优选地，所述的聚醚二醇为平均分子量200、1000、2000的聚醚或聚四氢呋喃二醇中的一种。
优选地，所述的二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯(TDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)和氢化二苯基甲烷二异氰酸酯(HMDI)的一种。
优选地，所述的亲水扩链剂为二羟甲基丙酸(DMPA)、二羟甲基丁酸(DMBA)、羟基丁酸(GHB)和羟基丁二酸(H2Mi)的一种。
优选地，所述的阻聚剂为对苯二酚、对甲氧基苯酚和对叔丁基邻苯二酚的一种；所述中和剂为三乙胺(TEA)、N,N-二甲基乙醇胺(DMEA)的一种；所述的有机溶剂为二丙二醇二甲醚、丁酮、丙酮中的一种；
一种生物基净味水性UV聚氨酯丙烯酸酯水分散体，由上述的制备方法制得，该生物基净味水性UV聚氨酯丙烯酸酯水分散体的VOC含量低于2.5％，固体含量为50％以上，粘度为300-1000mPa.s，聚氨酯丙烯酸酯水分散体的平均粒径小于200nm。
所述的生物基净味水性UV聚氨酯丙烯酸酯水分散体在UV固化水性涂料中的应用。
优选地，以质量份数计，所述UV固化水性涂料原料包括以下组分：生物基净味水性UV聚氨酯丙烯酸酯水分散体94.6～96.6份、光引发剂3～5份、消泡剂0.2-0.3份、润湿剂0.2-0.3份。
当UV固化水性涂料为木器漆涂料，该木器漆涂料不需添加小分子的丙烯酸单体作为活性稀释剂，减少刺激性单体的挥发，固化时间少于15s，附着力为0级，硬度高达4H以上，具有较好的耐化学品性及热稳定性。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
(1)本发明用环氧植物油代替缩水甘油醚，通过环氧基开环个数，控制树脂分子的官能度，同时使反应可以再生，是一种环境友好型涂料。
(2)本发明在配制水性固化涂料时不需要额外的添加刺激性的丙烯酸酯单体，另一方面通过真空抽提的方法，去除未反应的单体和溶剂，达到净味的效果。
(3)本发明的聚氨酯丙烯酸酯水分散体用于UV固化水性涂料，具备固含量高，固化时间短，附着力及耐热稳定性良好，硬度达到4H以上。
附图说明
图1是实施例1所得生物基净味水性UV聚氨酯丙烯酸酯水分散体产品外观图；
图2是环氧大豆油的分子结构式；
图3是实施例1所得生物基净味水性UV聚氨酯丙烯酸酯水分散体的红外谱图；
图4是实施例1生物基净味水性UV聚氨酯丙烯酸酯水分散体所制备的UV固化木器漆涂料漆膜的热重图及微商热重图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例对本发明进行进一步的说明。应当理解的是，实施例仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
实施例中对比的巴斯夫Laromer UA9064是由德国巴斯夫公司生产，主要用于纸、PVC、木材和木产品辐射固化光油和印刷油墨生产用途的水性UV体系树脂，具备极佳的耐刮擦性及耐化学性，低黄变，低VOC挥发。
下面实施例中，除非特别说明，百分比(％)均是质量百分数。UV聚氨酯丙烯酸酯水分散体和水性UV固化涂料的性能采用以下方法检测：根据ASTMD2196-1986使用BrookfiedRVF型旋转粘度计测定UV聚氨酯丙烯酸酯水分散体的粘度；根据GB1725-79测定UV聚氨酯丙烯酸酯水分散体的固含量；根据GB/6379-2006测试涂膜硬度；根据ISO2409-2007中文版测定涂膜附着力；根据GB/T 9754-2007测定涂膜光泽度；根据GB/T 23999-2009测定涂膜吸水率；根据GB/T-1763-1979测定涂膜耐盐性能；根据GB/1731-93测定涂膜柔韧性；根据GB/T1677-2008测定环氧值。
实施例1：
(1)一种生物基净味水性UV聚氨酯丙烯酸酯水分散体的制备
以质量份计，原料组分及用量如下表1
表1
Figure BDA0002771363200000041
Figure BDA0002771363200000051
制备工艺包括如下步骤：
(1)生物基多元醇的制备：将环氧大豆油，甲基丙烯酸羟乙酯，催化剂三氟化硼乙醚，阻聚剂对甲氧基苯酚依次加入烧瓶，升温至80℃，反应时间4h，待产物的环氧值低于1％，停止反应，得到以环氧大豆油为核的生物基多元醇；大豆油的质量占比为79.4％。
(2)生物基净味水性UV聚氨酯丙烯酸酯水分散体的制备：加入第一步产物，IPDI(异佛尔酮二异氰酸酯)，聚四氢呋喃，聚醚二元醇(分子量200)，0.8份丙烯酸羟乙酯，PETA(季戊四醇三丙烯酸酯)，DMPA(2,2-二羟甲基丙酸)，0.4份三乙胺，二丙二醇二甲醚，在氮气保护的条件下升温到40度，反应过程中粘度变大时滴加丙酮，反应3h(修改为数据点)得到亲水中间体，然后加入1.2份丙烯酸羟乙酯进行封端，二正丁胺法测定NCO的含量，反应1.5h后达到理论值，降温到30℃，加入0.8份三乙胺中和，加入去离子水高速分散20min，得到多官能度的水性聚氨酯丙烯酸酯水分散体，将所得水分散体加到旋转蒸发仪中，在真空度100kPa，温度42℃条件下真空抽提1h，得到生物基净味水性UV聚氨酯丙烯酸酯水分散体。
(2)生物基净味水性UV聚氨酯丙烯酸酯水分散体的性能如表2所示。
表2
Figure BDA0002771363200000052
(3)UV固化涂料的制备及其性能
以质量份计，UV固化涂料的配置及组成如表3
表3
Figure BDA0002771363200000061
将上述配方物质加入容器中，在600r/min的转速下低速分散10min，经300目滤布过滤得到UV固化涂料。将该涂料分别在木板和玻璃板上进行涂膜于能量为600mJ/cm2的UV固化机下固化。
(4)测定涂膜性能与巴斯夫Laromer UA9064性能进行比较，如下表4所示：
表4
Figure BDA0002771363200000062
气味：放置一周，评价值为0～5级，级别越低气味越小。
图1是水分散体的外观，为浅咖啡色液体。图2是环氧大豆油的结构式，实施例1环氧基开环个数为2；图3是实施例1生物基净味水性UV聚氨酯丙烯酸酯水分散体的红外谱图。如图3所示，谱图中3420cm-1处归属于N-H的伸缩振动及弯曲振动吸收峰，1060cm-1归属于C-N的伸缩振动吸收峰，在1735cm-1出现较强的氨基甲酸酯键中的C＝O的伸缩振动吸收峰，说明水分散体形成了氨基甲酸酯基团；在1599cm-1处出现较强的C＝C双键特征吸收峰，说明羟基甲酸酯完全参与了反应；在2938cm-1处有甲基的伸缩振动吸收峰；2843cm-1处亚甲基伸缩振动吸收峰；1483cm-1、1385cm-1处有甲基和亚甲基变形振动峰；在910cm-1处有环氧基特征吸收峰，说明还存在未开环的环氧基团；红外光谱分析说明已经合成了生物基聚氨酯丙烯酸酯水分散体。
图4是实施例1生物基净味水性UV聚氨酯丙烯酸酯水分散体所制备的UV固化木器漆涂料漆膜的热重图及微商热重图。漆膜在200℃以下时质量损失不到1％，几乎无质量损失，损失可能主要由于涂膜中水分及残留溶剂的挥发；质量损失5％时温度高于260℃，质量损失50％时温度高于345℃，以上表明漆膜具备较好的耐热稳定性。
由表4可得出，相较于对比例，实施例1的气味具有较小的气味，涂膜VOC含量更低，这是由于水分散体在合成过程中使用较少的丙烯酸酯单体，使水分散的VOC含量降低，在UV固化涂料的制备过程中，没有添加活性稀释剂来调节粘度，几乎没有丙烯酸酯单体的挥发，最终使得涂膜的VOC含量极低，相较于中国发明专利申请CN103834295A涉及的一种环保净味UV固化涂料的制备，虽然该技术所得固化膜具有硬度高、固化速度快、耐腐蚀耐磨等特点，但所述的环保净味实际是添加柠檬精油掩盖不良气味，并没有从根本上解决有机物挥发的问题；中国发明专利申请CN1670097A涉及一种无溶剂、低粘度紫外光固化聚氨酯丙烯酸酯皮革涂饰剂，其制备过程无溶剂添加且低粘度，但是该技术在合成后期大量添加反应性丙烯酸酯单体，即活性稀释剂，会存在丙烯酸酯单体的挥发，产生刺激性气味等问题，损害人体健康。相较于以上两个现有技术，本发明从源头上降低VOC含量，反应过程添加的丙烯酸酯单体较少，通过真空抽提，去掉未反应的丙烯酸酯单体，在配制UV固化涂料过程中不添加活性稀释剂单体，使得涂膜VOC含量极低。相较于中国发明专利CN 106893058A，本发明通过引入环氧大豆油替代缩水甘油醚，使得反应可以再生，合成了一种环保型涂料，通过控制环氧大豆油环氧基开环的个数，增加水分散体的官能度的个数，使其在固化过程中具备较高的交联密度，最终使得其硬度显著提升，硬度达到5H，通过调整NCO:OH的比列，使水分散体具有较好的亲水性，提高了其储存稳定性，常温存储大于九个月。
本实施例中生物基净味水性UV聚氨酯丙烯酸酯水分散体主要应用与木器漆涂料的制备。目前市场上存在的水性UV木器漆涂料用的是传统不可再生原料，不够绿色环保，存在涂膜固化时间长，固含量低，涂膜硬度低，硬度在2H以下，耐化学性能差，涂膜残留VOC含量过大，在家具厂涂装完，包装完送到客户手中后，客户拆开包装仍然具有较大的不愉快气味。本发明可以完美的解决上述问题，本发明所制备的聚氨酯丙烯酸酯水分散体，通过引入环氧植物油，增加了反应的生物基的含量，合成路线绿色环保，VOC含量低于2.5％，具有净味的优点。本发明的聚氨酯丙烯酸酯水分散体固含量高达50％以上，具有较低的粘度，粘度在300-1000mPa.s，储存稳定性大于9个月，所制备的聚氨酯丙烯酸酯水分散体用于制备木器漆涂料，不需添加小分子的丙烯酸单体作为活性稀释剂，减少刺激性单体的挥发，所制备的涂膜VOC含量低于0.1％，固化时间少于15s，附着力为0级，硬度高达4H以上，具有较好的耐化学性能和优异的热稳定性，家具涂装完成后具残留气味比竞品要小，能够满足客户的要求。
实施例2：
(1)一种生物基净味水性UV聚氨酯丙烯酸酯水分散体的制备
以质量份计，原料组分及用量如下表5
表5
Figure BDA0002771363200000081
Figure BDA0002771363200000091
制备工艺包括如下步骤：
(1)生物基多元醇的制备：将环氧亚麻油，1.8份丙烯酸羟乙酯，催化剂三氟化硼乙醚，阻聚剂对苯二酚依次加入烧瓶，升温至100℃，反应时间4.5h，待产物的环氧值低于1％时，停止反应，得到以环氧亚麻油为核的生物基多元醇；亚麻油的质量占比为73.5％。；
(2)生物基净味水性UV聚氨酯丙烯酸酯水分散体的制备：加入第一步产物，六亚甲基二异氰酸酯(HDI)，甲苯二异氰酸酯(TDI)，聚四氢呋喃，聚醚二元醇(分子量400)，0.6份丙烯酸羟乙酯，季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，2，2-二羟甲基丁酸(DMBA)，三乙胺，二丙二醇二甲醚，在氮气保护的条件下升温到50度，反应3.5h得到亲水中间体，然后加入1.4份丙烯酸羟乙酯进行封端，二正丁胺法测定NCO的含量，反应1.5h后达到理论值，降温到30℃，加入N,N-二甲基乙醇胺中和，加入去离子水高速分散30min，得到多官能度的水性聚氨酯丙烯酸酯水分散体，将所得水分散体加到旋转蒸发仪中，在真空度100Kpa，温度42℃条件下真空抽提1h，得到生物基净味水性UV聚氨酯丙烯酸酯水分散体。
(2)生物基净味水性UV聚氨酯丙烯酸酯水分散体的性能如表6所示。
表6
Figure BDA0002771363200000092
(3)UV固化涂料的制备及其性能
以质量份计，UV固化涂料的配置及组成如表7
表7
Figure BDA0002771363200000093
Figure BDA0002771363200000101
将上述配方物质加入容器中，在600r/min的转速下低速分散12min，经300目滤布过滤得到UV固化涂料。将该涂料分别在木板和玻璃板上进行涂膜于能量为600mJ/cm2的UV固化机下固化。
(4)测定涂膜性能与巴斯夫Laromer UA9064性能进行比较，如下表8所示：
表8
Figure BDA0002771363200000102
气味：放置一周，评价值为0～5级，级别越低气味越小。
实施例3：
(1)一种生物基净味水性UV聚氨酯丙烯酸酯水分散体的制备
以质量份计，原料组分及用量如下表9
表9
Figure BDA0002771363200000103
Figure BDA0002771363200000111
制备工艺包括如下步骤：
(1)生物基多元醇的制备：将环氧桐油，1.2份丙烯酸羟乙酯，催化剂三氟化硼乙醚，阻聚剂对叔丁基邻苯二酚依次加入烧瓶,升温至100℃，反应时间4h，待产物的环氧值低于1％时，停止反应，得到以环氧桐油为核的生物基多元醇；环氧桐油的质量占比为73％。
(2)生物基净味水性UV聚氨酯丙烯酸酯水分散体的制备：加入第一步产物，二苯甲烷二异氰酸酯(HMDI)，六亚甲基二异氰酸酯(HDI)，聚醚二元醇(分子量400)，聚醚二元醇(分子量1000)，0.8份丙烯酸羟乙酯，PETA(季戊四醇三丙烯酸酯)，DMPA(2,2-二羟甲基丙酸)，羟基丁酸(GHB)，三乙胺，二丙二醇二甲醚，在氮气保护的条件下升温到70度，反应4h得到亲水中间体，然后加入1.4份丙烯酸羟乙酯和丙烯酸羟丙酯进行封端，二正丁胺法测定NCO的含量，反应1.5h后达到理论值，降温到30℃，加入N,N-二甲基丁酸中和，加入去离子水高速分散35min，得到多官能度的水性聚氨酯丙烯酸酯水分散体，将所得水分散体加到旋转蒸发仪中，在真空度100Kpa，温度42℃条件下真空抽提1h，得到生物基净味水性UV聚氨酯丙烯酸酯水分散体。
(2)生物基净味水性UV聚氨酯丙烯酸酯水分散体的性能如表10所示。
表10
Figure BDA0002771363200000121
(3)UV固化涂料的制备及其性能
以质量份计，UV固化涂料的配置及组成如表11
表11
Figure BDA0002771363200000122
将上述配方物质加入容器中，在600r/min的转速下低速分散15min，经300目滤布过滤得到UV固化涂料。将该涂料分别在木板和玻璃板上进行涂膜于能量为600mJ/cm2的UV固化机下固化。
(4)测定涂膜性能与巴斯夫Laromer UA9064性能进行比较，如下表9所示：
表12
Figure BDA0002771363200000123
Figure BDA0002771363200000131
气味：放置一周，评价值为0～5级，级别越低气味越小。
实施例4：
(1)一种高硬度生物基净味水性UV聚氨酯丙烯酸酯水分散体的制备
以质量份计，原料组分及用量如下表13
表13
Figure BDA0002771363200000132
注：阻聚剂BHT，催化剂三氟化硼乙醚
制备工艺包括如下步骤：
(1)生物基多元醇的制备：将环氧脱水蓖麻油，1.0份丙烯酸羟乙酯，催化剂三氟化硼乙醚，抗氧化剂BHT依次加入烧瓶,升温至110℃，反应时间4h，待产物的环氧值低于1％时，停止反应，得到以环氧桐油为核的生物基多元醇，环氧桐油的质量占比为75％。
(2)生物基净味水性UV聚氨酯丙烯酸酯水分散体的制备：加入第一步产物，IPDI(异佛尔酮二异氰酸酯)，二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)，聚醚二元醇(分子量200)，聚醚二元醇(分子量1000)，聚四氢呋喃，0.4份丙烯酸羟乙酯，甲基丙烯酸羟乙酯，PETA(季戊四醇三丙烯酸酯)，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，DMBA(2,2-二羟甲基丁酸)，羟基丁二酸(H2Mi)，三乙胺，二丙二醇二甲醚，在氮气保护的条件下升温到70度，反应4h得到亲水中间体，然后加入1.4份丙烯酸羟乙酯和丙烯酸羟丙酯进行封端，二正丁胺法测定NCO的含量，反应1.5h后达到理论值，降温到30℃，加入N,N-二甲基乙醇胺中和，加入去离子水高速分散40min，得到多官能度的水性聚氨酯丙烯酸酯水分散体，将所得水分散体加到旋转蒸发仪中，在真空度100Kpa，温度42℃条件下真空抽提1h，得到生物基净味水性UV聚氨酯丙烯酸酯水分散体。
(2)生物基净味水性UV聚氨酯丙烯酸酯水分散体的性能如表14所示。
表14
Figure BDA0002771363200000141
(3)UV固化涂料的制备及其性能
以质量份计，UV固化涂料的配置及组成如表15
表15
Figure BDA0002771363200000142
Figure BDA0002771363200000151
将上述配方物质加入容器中，在600r/min的转速下低速分散15min，经300目滤布过滤得到UV固化涂料。将该涂料分别在木板和玻璃板上进行涂膜于能量为600mJ/cm2的UV固化机下固化。
(4)测定涂膜性能与巴斯夫Laromer UA9064性能进行比较，如下表16所示：
表16
Figure BDA0002771363200000152
气味：放置一周，评价值为0～5级，级别越低气味越小。
本发明制备的高硬度生物基净味水性UV聚氨酯丙烯酸酯水分散体具有低VOC排放、粘度低、储存性能好，节能环保的特点，所制备涂膜具有光泽度高、耐化学性好、硬度高等优点。
需要说明的是，本发明不受上述实施例约束，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的替代方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.生物基净味水性UV聚氨酯丙烯酸酯水分散体的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)生物基多元醇的制备：以质量份数计，取13.8～17.6份环氧植物油，2～3.5份丙烯酸羟乙酯，0.1～0.3份三氟化硼乙醚，0.01～0.1份阻聚剂混合，在80-110℃反应4～5h；
(2)水性UV聚氨酯丙烯酸酯分散体：以质量份数计，取步骤(1)中的生物基多元醇15.8～21.1份，2.7～4.6份聚醚二醇，4.6～9.6份丙烯酸羟基酯，16.5～22.6份二异氰酸酯混合进行扩链，在30-50℃反应1-2.5h，用1.2～1.5份二丙二醇二甲醚溶解1.2～1.6份亲水扩链剂，随着反应过程中粘度的增大，加入有机溶剂降低粘度，在50-70℃反应3-5h，然后滴加2.6～6.1份丙烯酸羟基酯，反应1-2h；加入48～50份离子水，1.1～1.8份中和剂，高速分散20-40min，然后减压除掉未反应的单体和有机溶剂；
所述的环氧植物油的环氧值为5％以上。
2.根据权利要求1所述的生物基净味水性UV聚氨酯丙烯酸酯水分散体的制备方法，其特征在于：所述的环氧植物油为环氧大豆油、环氧亚麻油、环氧脱水蓖麻油和环氧桐油的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的生物基净味水性UV聚氨酯丙烯酸酯水分散体的制备方法，其特征在于：所述的丙烯酸羟基酯为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、季戊四醇三丙烯酸酯和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的生物基净味水性UV聚氨酯丙烯酸酯水分散体的制备方法，其特征在于：所述的聚醚二醇为平均分子量200、1000、2000的聚醚或聚四氢呋喃二醇中的一种。
5.根据权利要求1所述的生物基净味水性UV聚氨酯丙烯酸酯水分散体的制备方法，其特征在于：所述的二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯二苯甲烷二异氰酸酯和氢化二苯基甲烷二异氰酸酯的一种。
6.根据权利要求1所述的生物基净味水性UV聚氨酯丙烯酸酯水分散体的制备方法，其特征在于：所述的亲水扩链剂为二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、羟基丁酸和羟基丁二酸的一种。
7.根据权利要求1所述的生物基净味水性UV聚氨酯丙烯酸酯水分散体的制备方法，其特征在于：所述的阻聚剂为对苯二酚、对甲氧基苯酚和对叔丁基邻苯二酚的一种；所述中和剂为三乙胺、N,N-二甲基乙醇胺的一种；所述的有机溶剂为二丙二醇二甲醚、丁酮、丙酮中的一种。
8.一种生物基净味水性UV聚氨酯丙烯酸酯水分散体，其特征在于：其由权利要求1-7任一项所述的制备方法制得，该生物基净味水性UV聚氨酯丙烯酸酯水分散体的VOC含量低于2.5％，固体含量为50％以上，粘度为300-1000mPa.s，聚氨酯丙烯酸酯水分散体的平均粒径小于200nm。
9.权利要求8所述的生物基净味水性UV聚氨酯丙烯酸酯水分散体在UV固化水性涂料中的应用。
10.根据权利要求9所述的生物基净味水性UV聚氨酯丙烯酸酯水分散体在UV固化水性涂料中的应用，其特征在于，以质量份数计，所述UV固化水性涂料原料包括以下组分：生物基净味水性UV聚氨酯丙烯酸酯水分散体94.6～96.6份、光引发剂3～5份、消泡剂0.2-0.3份、润湿剂0.2-0.3份。
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