[发明专利]水性聚氨酯丙烯酸酯、水性聚氨酯紫外光固化涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水性聚氨酯丙烯酸酯、水性聚氨酯紫外光固化涂料及其制备方法，属于紫外光固化涂料技术领域。

技术背景

低分子量聚(碳酸酯-醚)二元醇是以双金属氰化物为催化剂，将二氧化碳和环氧化合物在链转移剂存在下进行聚合反应，分别以二元醇或二元羧酸为链转移剂制备而成。该类聚合物二醇的制备过程中使用了二氧化碳作为其中的一个重要原料，因而大大降低了环境中二氧化碳对环境的污染，更为重要的是减小了石化资源的依赖。而且，该聚(碳酸酯-醚)二元醇综合了聚酯型聚合物优异的机械性能以及聚醚型聚合物优异的耐水解性，因而，是一种重要的聚氨酯类聚合物的软段组分。

中国专利聚(碳酸酯-醚)型聚氨酯丙烯酸酯、紫外光固化抗静电涂料及其制备方法(公开号CN103059256A)报道了以聚(碳酸酯-醚)二元醇为软段组分，制备了溶剂型聚氨酯丙烯酸酯，并且以其为成膜树脂，制备了紫外光固化抗静电涂料。中国专利聚(碳酸酯-醚)型水性聚氨酯、聚(碳酸酯-醚)型水性聚氨酯涂料及其制备方法(CN103044650A)以聚(碳酸酯-醚)二元醇为软段组分，制备了水性聚氨酯，并以此为基体树脂制备了水性聚氨酯涂料。但是，上述第一项专利需要添加活性稀释剂才能使用，因而，活性稀释剂仍旧会给操作人员带来一定的危害；上述的第二项专利，虽然制备了水性聚氨酯，但是不能进行紫外光固化。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中水性聚氨酯涂料危害环境、不能进行紫外光固化的技术问题，提供一种水性聚氨酯丙烯酸酯、水性聚氨酯紫外光固化涂料及其制备方法。

本发明的水性聚氨酯丙烯酸酯，其特征在于，结构式为式(I)、式(II)或式(III)：

式中，m、n、x均为整数，10≤m≤70，10≤n≤70，10≤x≤50；

R-为以下结构中的一种：

-R₁-为以下结构中的一种：

-R₂为以下结构中的一种：

-R₃为以下结构中的一种：

R₄为以下结构中的一种：

本发明还提供上述水性聚氨酯丙烯酸酯为式(I)结构式时的制备方法，包括以下步骤：

(1)惰性气氛下，向反应容器中加入150-610重量份聚(碳酸酯-醚)二元醇，升温到110-130℃，减压1-1.5h，再降温到70-80℃，加入112-168重量份的丙酮以及0.1-0.31重量份的催化剂，加入53.8-78.5重量份的二异氰酸酯，反应2-4h，得到第一中间体；

(2)向第一中间体中加入96-120重量份的丙酮，温度降温到30-45℃，滴加9.5-13.1重量份的胺类扩链剂，滴加完毕后，反应0.5-2h，得到第二中间体；

(3)向第二中间体中加入88-208重量份的丙酮以及0.28-0.44重量份的阻聚剂，加入56.8-87.4重量份的羟基丙烯酸酯，升温到85-90℃，反应2-3h；再加入180-650重量份的去离子水，然后，加入58-97重量份的质子酸，搅拌0.5-2h，减压除去丙酮，得到具有式(I)结构的水性聚氨酯丙烯酸酯。

优选的，所述聚(碳酸酯-醚)二元醇的分子量为1500-6000道尔顿，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡或辛酸亚锡，所述二异氰酸酯为2，4-甲苯二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯或1，6-己二异氰酸酯，所述胺类亲水扩链剂为N-甲基二乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺，所述阻聚剂为对苯二酚或对羟基苯甲醚，所述羟基丙烯酸酯为丙烯酸羟乙酯、三羟甲基丙烷二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯或双季戊四醇五丙烯酸酯，所述质子酸中和剂为硫酸、羟基乙酸或三氟乙酸。

本发明还提供上述水性聚氨酯丙烯酸酯为式(II)结构式时的制备方法，包括以下步骤：

(1)惰性气氛保护下，向反应容器中加入130-540重量份聚(碳酸酯-醚)二元醇，升温到110-130℃，减压1-3h，再降温到70-80℃，加入96-128重量份的丙酮以及0.1-0.4重量份的催化剂，加入63.5-88.7重量份的二异氰酸酯，反应2-4h，得到第一中间体；