一种改性的UV固化水性聚氨酯丙烯酸酯涂料及其制备方法技术

本发明专利技术属于水性聚氨酯丙烯酸酯涂料技术领域，具体涉及一种改性的UV固化水性聚氨酯丙烯酸酯涂料及其制备方法。本发明专利技术的改性的UV固化水性聚氨酯丙烯酸酯涂料包括聚醚硅氧烷二元醇、聚酯二元醇、聚乙二醇、环氧树脂、有机硅树脂、异佛尔酮二异氰酸酯、三羟甲基丙烷、阻聚剂、扩链剂、封端剂、三乙胺、催化剂、光引发剂、流平剂、消泡剂等组分。本发明专利技术将非离子型亲水基团引入低聚物链段中，降低了阴离子型亲水基团含量；混合型亲水基团涂料的耐水性、耐碱性高；具有疏水性单体的有机硅聚醚硅氧烷二元醇与聚酯二元醇作为聚氨酯的软段，进一步提高涂膜的耐水性、耐碱性能；采用环氧树脂改性低聚物能提高产物涂膜的硬度、韧性及附着力等性能。

【技术实现步骤摘要】
一种改性的UV固化水性聚氨酯丙烯酸酯涂料及其制备方法
本专利技术属于水性聚氨酯丙烯酸酯涂料
，具体涉及一种改性的UV固化水性聚氨酯丙烯酸酯涂料及其制备方法。
技术介绍
紫外光(UV)固化是指在UV作用下体系中的光敏物质发生化学反应产生活性碎片，引发体系中活性单体与低聚物的聚合反应，从而使涂层在短时间内发生交联固化反应。UV固化涂料是由德国Bayer公司于20世纪60年代首先开发并实现工业化应用的一种新型涂料；由于其具有固化速度快、可室温下操作、低能耗、涂层性能优异、适合流水线生产等众多优点而得到迅速发展。传统的UV固化体系主要由光引发剂、低聚物、活性稀释剂及各种助剂组成。其采用活性稀释剂(单体)代替有机溶剂降低体系黏度且起交联作用，能有效降低VOC排放量；但这些活性稀释剂大部分具有毒性和刺激性，在光照结束后不反应部分仍会残留在产品中，对环境及人体健康产生不良影响，而且单体降低体系黏度的程度也有限。为避免使用活性稀释剂以减少传统的UV固化体系的VOC排放量，提高UV固化体系的综合性能，UV固化水性涂料成为该领域新的发展趋势。UV固化水性体系用水取代传统的UV固化体系中的活性稀释剂单体，有效解决了由于易挥发有机组分导致的环境污染、刺激性和不安全性等问题，是综合水性体系与UV固化技术优点的结合体，因而近来得到广泛关注及快速发展。但是现有的UV固化水性涂料也存在一些缺点，如不易浸润基材，易引起涂布不均，对颜料润湿性差，影响分散，稳定性相对较差，对pH较为敏感，在运输和贮存过程中需添加防冻剂等。因此进一步提高UV固化水性涂料的性能具有十分重要的意义。专利技术内容针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种改性的UV固化水性聚氨酯丙烯酸酯涂料及其制备方法。本专利技术的改性的UV固化水性聚氨酯丙烯酸酯涂料具有良好的耐水性、耐碱性、硬度、韧性及附着力等性能。本专利技术是通过以下技术方案实现的。一种改性的UV固化水性聚氨酯丙烯酸酯涂料，按重量份计，包括以下组分：优选地，一种改性的UV固化水性聚氨酯丙烯酸酯涂料，按重量份计，包括以下组分：优选地，所述聚醚硅氧烷二元醇选自聚醚硅氧烷二元醇WACKERIM15或聚醚硅氧烷二元醇WACKERIM22中的一种或两种混合，均由Wacker-ChemieGmbH公司生产。优选地，所述封端剂为季戊四醇三丙烯酸酯。优选地，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡或有机铋。优选地，所述光引发剂选自光引发剂184、光引发剂1173中的一种或两种混合，均由中山市杰事达精细化工有限公司生产。优选地，所述亲水扩链剂为二羟甲基丙酸。上述改性的UV固化水性聚氨酯丙烯酸酯涂料的制备方法，包括以下步骤：(1)将聚乙二醇、聚醚硅氧烷二元醇、环氧树脂、聚酯二元醇、和异佛尔酮二异氰酸酯加入反应装置中，搅拌条件下混合均匀；(2)在低于35℃搅拌条件下加入催化剂，缓慢升温至60-65℃，保温反应0.5小时，再升温至78-80℃，保温反应1小时；(3)待反应体系NCO含量达到预定值时降温至50-55℃，加入亲水扩链剂、三羟甲基丙烷在75℃进行扩链反应至异氰酸酯基团含量达到预定值，得到NCO基团封端的PUA-1预聚体；(4)向PUA-1预聚体中加入阻聚剂、封端剂，升温至70-75℃，保温反应，至异氰酸酯基团含量达到预定值，得到PUA-2预聚体；(5)降温至35℃以下，加入三乙胺中和、去离子水分散，得到预聚物；(6)将预聚物与光引发剂、润湿剂、流平剂、消泡剂和去离子水混合均匀，即得改性的UV固化水性聚氨酯丙烯酸酯涂料。优选地，步骤(1)中搅拌的转速为200-400r/min。优选地，步骤(4)中保温反应1-3h。本专利技术中，二羟甲基丙酸是一种亲水扩链剂，其嵌段属于硬段结果，通过嵌段方式将羧基引入到聚氨酯分子链中，然后经中和成盐而使产品获得水溶性。本专利技术中将聚乙二醇600作为非离子型亲水基团引入低聚物链段，能够提高分散液的稳定性同时降低涂料的吸水率，提高耐水耐碱性。采用环氧树脂E-44和有机硅改性能够提高涂料硬度、附着力以及耐水性能。本专利技术的有益效果：(1)用非离子型亲水基团(PEG600)同时引入低聚物链段中，降低阴离子型亲水基团含量(DMPA)，合成分散液稳定性好；混合型亲水基团涂料的耐水性、耐碱性得到提高；(2)采取具有疏水性单体的有机硅聚醚硅氧烷二元醇与聚酯二元醇作为聚氨酯的软段，结合有机硅表面能低特点，进一步提高涂膜的耐水性、耐碱性能；(3)采用环氧树脂E-44改性低聚物能提高产物涂膜的硬度、韧性及附着力等性能。具体实施方式为了便于本领域技术人员理解，下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，实施方式提及的内容并非对本专利技术的限定。实施例1一种改性的UV固化水性聚氨酯丙烯酸酯涂料，按重量份计，包括以下组分：上述改性的UV固化水性聚氨酯丙烯酸酯涂料的制备方法，包括以下步骤：(1)将聚乙二醇、聚醚硅氧烷二元醇WACKERIM15、环氧树脂、聚酯二元醇和异佛尔酮二异氰酸酯加入反应装置中，在搅拌条件下混合均匀；(2)在低于35℃搅拌条件下加入二月桂酸二丁基锡，缓慢升温至60-65℃，保温反应0.5小时，再升温至78-80℃，保温反应1小时；(3)待反应体系NCO含量达到预定值时降温至50-55℃，加入二羟甲基丙酸、三羟甲基丙烷在75℃进行扩链反应至异氰酸酯基团含量达到预定值，得到NCO基团封端的PUA-1预聚体；(4)向PUA-1预聚体中加入阻聚剂、季戊四醇三丙烯酸酯，升温至70-75℃，保温反应2h，至异氰酸酯基团含量达到预定值，得到PUA-2预聚体；(5)降温至35℃以下，加入三乙胺中和、去离子水分散，得到预聚物；(6)将预聚物与光引发剂、润湿剂、流平剂、消泡剂和去离子水混合均匀，即得改性的UV固化水性聚氨酯丙烯酸酯涂料。实施例2一种改性的UV固化水性聚氨酯丙烯酸酯涂料，按重量份计，包括以下组分：实施例3一种改性的UV固化水性聚氨酯丙烯酸酯涂料，按重量份计，包括以下组分：实验例性能测试将本专利技术的产品制备成乳液，用涂布器将乳液在玻璃板、马口铁上涂布成膜。室温下静置一段时间，然后放入烘箱中，在50℃下烘干1-1.5h，最后UV固化，固化时间19秒，制备厚度约25μm涂膜备用。然后如下所示考察涂膜的耐化学性能以及机械性能。(1)耐水性，参考国标GB/T1733-93；(2)耐化学腐蚀性，参考国标GB/T9274-88；耐碱性用质量分数5％的NaOH溶液浸泡12h；耐溶剂性用丁酮浸泡24h；(3)吸水率的测试，参考HG2-1612-85；(4)硬度，铅笔硬度，参考国标GB/T6739-1996；(5)柔韧性或弯曲性能，轴棒弯曲法，参考国标GB/T1731-93。(6)冲击强度，参考国标GB/T1732-93。(7)附着力，划格法，参考国标GB/T9286-1998。表1实例产品性能列表由表1可以看出，本专利技术的UV固化水性聚氨酯丙烯酸酯涂料在硬度、附着力、柔韧性、吸收率和抗冲击强度方面都能满足需求，其在耐水性、耐溶剂、耐酸性、耐碱性方面都无异常，表明本专利技术的UV固化水性聚氨酯丙烯酸酯涂料具有优良的性能。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改性的UV固化水性聚氨酯丙烯酸酯涂料，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：

【技术特征摘要】
1.一种改性的UV固化水性聚氨酯丙烯酸酯涂料，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：2.根据权利要求1所述的改性的UV固化水性聚氨酯丙烯酸酯涂料，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：3.根据权利要求1所述的改性的UV固化水性聚氨酯丙烯酸酯涂料，其特征在于，所述聚醚硅氧烷二元醇选自聚醚硅氧烷二元醇WACKERIM15或聚醚硅氧烷二元醇WACKERIM22中的一种或两种混合。4.根据权利要求1所述的改性的UV固化水性聚氨酯丙烯酸酯涂料，其特征在于，所述封端剂为季戊四醇三丙烯酸酯。5.根据权利要求1所述的改性的UV固化水性聚氨酯丙烯酸酯涂料，其特征在于，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡或有机铋。6.根据权利要求1所述的改性的UV固化水性聚氨酯丙烯酸酯涂料，其特征在于，所述光引发剂选自光引发剂184、光引发剂1173中的一种或两种混合。7.根据权利要求1所述的改性的UV固化水性聚氨酯丙烯酸酯涂料，其特征在于，所述亲水扩链剂为二羟甲基丙酸。8.权利要求1-7任一项所述的改性的UV固化水性聚氨酯丙烯酸酯涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将...

【专利技术属性】
技术研发人员：卿宁，殷海龙，薛晓武，
申请(专利权)人：五邑大学，
类型：发明
国别省市：广东,44