[发明专利]端基含光引发基团的双阴离子型水性聚氨酯树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种端基含光引发基团的双阴离子型水性聚氨酯树脂及其制备方法。

背景技术

21世纪涂料发展的方向之一是环保型涂料，其包括高固体分及无溶剂涂料、水性涂料、粉末涂料和辐射固化涂料等。水性光固化涂料是一种在继承和发扬了传统的光固化技术优势的基础上，利用水作为分散介质的一种新型环保涂料。

在水性光固化体系中，光引发剂是及其重要的组分之一，目前，传统的油性小分子光引发剂在水性光固化体系中已被广泛使用，但是其诸多弊端同样影响着水性光固化体系的最终性能。与油溶性小分子光引发剂相比，水性大分子光引发剂将水性体系与光固化技术的优点集于一身，具有无异味、不迁移、与树脂相容性好等优势。目前通常采用在水性树脂分子链中接枝引入光引发基团，从而制备出端基含有光引发基团的水性树脂，其中水性基团以羧基为多，有报道用马来酸酐和与光引发剂1-[4-(2-羟基羟乙基)-苯基]-2-羟基-2-甲基-1-丙烷反应，制备出具有一定亲水性的可聚合的小分子光引发剂，而后将其进行自由基聚合制备出水性的带有光引发功能的环氧丙烯酸树脂；另外，采用甲苯二异氰酸脂、聚四氢呋喃二元醇、二羟甲基丙酸、丙烯酸羟乙酯和Irgacure 2959合成了接有光引发基的UV固化水性聚氨酯丙烯酸树脂。利用二羟甲基丙酸在树脂侧链引入羧酸基，然后经中和成盐获得亲水性；但是尚未见在树脂中引入羧酸基后，以扩链的方法再引入磺酸基，加碱中和，从而制备出端基含有光引发基团的双阴离子型的水性聚氨酯树脂的相关报道。

发明内容

本发明的目的之一在于提供了一种端基含有光引发基团的双阴离子型水性聚氨酯树脂。

本发明的目的之二在于提供该水性聚氨酯树脂的制备方法。

未达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种端基含光引发基团的双阴离子型水性聚氨酯树脂，其特征在于该水性聚氨酯树脂是具有通式(i)的化合物

其中R₃结构式为：

I为以下结构中的任一个：

R的结构式为：

其中x＝1～10，y＝1～20，z＝1～10；R₁为以下结构中的任一个：

B为以下结构中的任一个：

A为以下结构中的任一个：

其中n＝1～45。

一种制备上述的端基含光引发基团的双阴离子型水性聚氨酯树脂的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

a)在惰性气氛下，按质量百分比计，将10％～20％小分子光引发剂和20％～40％二异氰酸酯在75～95℃温度下反应3～5小时，加入4％～15％二羟甲基丙酸，75～85℃温度下反应1.5～2.5小时，加入30％～70％的二元醇，升温至80～95℃，反应至异氰酸酯基达理论值，冷却至45～55℃，加入三乙胺，得到端基为异氰酸酯基的预聚物；所述的各原料的质量百分比之和为100％；加入三乙胺的质量按照下述公式计算得到：

W₁＝W₂÷M₂×M₁

其中W₁为加入三乙胺质量，W₂为加入二羟甲基丙酸质量，M₁为三乙胺分子量，M₂为二羟甲基丙酸分子量，质量单位为克。

b)按质量百分比计，将2％～5％扩链剂4-氨基苯磺酸和50％～80％去离子水，升温至65～75℃，加入20％～50％步骤a所得到的预聚物，反应至异氰酸酯基完全消失，降温至45～55℃，用三乙胺调节pH＝8，即得到固含量为20％～40％的端基含光引发基团的双阴离子型水性聚氨酯树脂的分散液；所述的各原料的质量百分比之和为100％。

所述的小分子光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基丙醛，1-羟基-环己酮-二苯甲酮的至少一种。

上述的二元醇为新戊二醇、1，3-丙二醇、聚丙二醇、乙二醇或聚乙二醇中的至少一种。

上述的二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯或六亚甲基二异氰酸酯。

所述的异氰酸酯基达到的理论值的计算方法为：理论值＝总异氰酸酯基摩尔数-反应物中羟基摩尔数，可用二正丁胺法测定异氰酸酯基摩尔数来计算。