[发明专利]一种阳离子型水性UV聚氨酯丙烯酸酯自抗菌树脂的制备方法

说明书

本发明公开了一种阳离子型水性UV聚氨酯丙烯酸酯自抗菌树脂的制备方法。首先将多异氰酸酯、多元醇类化合物、催化剂混合加热，制备含3～4个异氰酸根(‑NCO)基团的中间产物；然后加入胺类化合物、端羟基乙烯基化合物封端，加有机酸、光引发剂得到亲水树脂，加水高速搅拌成分散体，最后加助剂得阳离子水性UV自抗菌涂料。本发明针对普通阳离子水性UV涂料存储稳定性差、需外加抗菌剂，抗菌持久性弱的问题，所制备涂料稳定性高，涂膜机械性能、拉伸强度、耐热分解优异；本发明制备方法新颖、步骤简单、无毒净味；自身对细菌杀灭率超过99％。

技术领域

本发明涉及一种阳离子型水性UV聚氨酯丙烯酸酯自抗菌树脂的制备方法，属于聚氨酯丙烯酸酯树脂材料技术领域。

背景技术

聚氨酯因其机械性能优异、分子结构可调及生物相容性良好，广泛地应用于机械装备、运输设备、地坪场馆、医疗设备等领域。工业和信息化部发布《产业关键共性技术发展指南(2017)》特别提出了水性聚氨酯树脂及下游应用技术，包括丙烯酸酯改性水性聚氨酯技术、水性聚氨酯涂料技术及水性无溶剂高固含量发泡聚氨酯技术等。在这些重点倡导的领域里，UV水性聚氨酯因其无毒、环保、生物相容性良好、涂膜柔韧弹性好、装饰性高，且兼具快速固化的优点而备受青睐。传统阳离子型UV水性聚氨酯多采用二醇与二异氰酸酯预聚、再用二胺扩链，用羟基丙烯酸酯封端，最后由有机酸中和加水分散的方法制备，其树脂链段为线性结构，胺基位于分子链的主链，在中和阶段部分胺基会因分子链缠绕、折叠而隐藏无法与酸反应完全，因此需要使用过量的胺，以获得树脂足够的亲水性，容易造成胺值高(一般在50mgKOH/g以上)，涂层易黄变的缺点。

中国专利CN100487014发明了一种聚氨酯丙烯酸酯树脂的制备方法包括，在催化剂、溶剂和阻聚剂存在下，将异氰酸酯三聚体与羟基丙烯酸酯反应，该方法制备得到涂膜硬度高，耐磨好。但是，该专利使用了大量有机溶剂，VOC高；中国专利CN101906192B公开了一种水性聚氨酯-丙烯酸酯复合分散体的制备方法。该发明将聚合物二元醇、二异氰酸酯、亲水性扩链剂合成水性聚氨酯预聚体，然后用乙烯基化合物对预聚体进行封端，随后中和、滴加水进行自乳化，得到线性结构的水性聚氨酯的分散体，并滴加溶有引发剂的丙烯酸酯类单体进行聚合，制得水性聚氨酯-丙烯酸酯复合分散体。该发明在达到本发明同等效果时，步骤繁琐且产品缺乏抗菌性，分散体不稳定；美国专利US12934440采用端羧基聚醚和多异氰酸酯通过反应引入亲水基团，再加入稀释剂和去离子水制备水性树脂分散体。该方法制备的树脂分散体稳定性差，易水解，产品缺乏抗菌性。综上，目前水性聚氨酯丙烯酸酯水分散体及涂料大多存在水分散体粒径大，VOC较高、固体份低且不稳定；涂层热稳定性能不佳等问题。

随着人民生活水平和对环境安全性要求的提高，对涂料特别是用于居家医疗、公共场所、儿童用品、图书纸张表面的水性涂料提出了更高的抗菌要求。市面上大多数抗菌涂料是通过添加额外的金属或有机抗菌剂来实现功能的，如纳米银颗粒，三氯生等，中国专利CN101077077A公开了一种纳米银抗菌合剂，将纳米银合剂喷洒在物体表面，这种抗菌剂价格昂贵，抗菌基团单一，作用时间较短；中国专利CN101250344B公开了一种添加三氯生做抗菌剂的涂料，其中三氯生对人体有害，已被美日等国禁止使用，且外加型抗菌涂料，其持久的抗菌性能也比较差。

发明内容

本发明解决的技术问题是，现有的阳离子水性UV聚氨酯丙烯酸树脂的胺值高，分散体不稳定，涂层拉伸强度较差，自身抗菌性差，耐高温分解性能差等。

本发明的技术方案是，提供一种阳离子型水性UV聚氨酯丙烯酸酯自抗菌树脂的制备方法，所述树脂的原料(溶剂除外)按质量百分含量，主要由以下成分组成：

胺类化合物3％～5％、二异氰酸酯32％～45％、醇类化合物35％～50％、催化剂0.5％～2.5％、端羟基丙烯酸酯类化合物2.5％～10％、有机酸2％～5％、光引发剂2％～6％；所述醇类化合物包括二元醇类化合物和三元醇类化合物；所述树脂的制备方法包括以下步骤：