一种水性UV光固化耐污树脂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种水性UV光固化耐污树脂及其制备方法，包含以下组分：二异氰酸酯组分8.0％～11％，有机硅多元醇组分2.2％～4.7％，有机氟0.1％～1.0％，含羟基丙烯酸单体27％～31％，活性稀释剂2％～5％，亲水单体1.2％～2.0％，催化剂0.05％～0.08％，阻聚剂0.06％～0.1％、中和剂1.0％～1.5％、去离子水45％～50％。该水性UV光固化耐污树脂及其制备方法，全程不使用溶剂，使用活性稀释剂来降低体系粘度从而在乳化过程中易于分散，引入有机氟能够提供更加优异的耐污效果，引入适当的有机多元醇，来改善体系的力学性能，同时活性稀释剂的引入也能提高固化交联密度，改善体系的理化性能指标，同时通过高速剪切分散设备，提高分散效率，提高成品后续使用效果。提高成品后续使用效果。提高成品后续使用效果。

【技术实现步骤摘要】
一种水性UV光固化耐污树脂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及高分子树脂及涂料化工
，具体为一种水性UV光固化耐污树脂及其制备方法。

技术介绍

[0002]应环境法规要求，水性涂料发展迅速，在先进国家水性涂料的生产占涂料总量的一半以上，水性涂料的基础理论日益完善，应用逐渐广泛。虽然水性体系相比溶剂型体系，在性能上有所差距，但是，受环境政策影响，水性涂料体系在工农业生产和日常生活中所占比例越来越高。同时随着人类生活水平的提高，对涂料产品的性能要求越来越高，如快速固化，高性能(耐磨等)，环保，耐污等。
[0003]UV光固化体系是高效的固化体系，可以大大提高生产效率，同时由于UV固化体系能够提供高交联密度，从而提供优异的耐磨性能，因此水性UV耐污体系正好可以满足上述要求。
[0004]CN114891178A提供了一种利用本专利技术涉及聚氨酯丙烯酸树脂材料领域，特别是涉及一种水性耐污UV光固化聚氨酯丙烯酸树脂，包括如下重量份数的组分：羟基硅油30～40份；异氰酸酯7～10份；水性小分子扩链剂2～4份；封端单体3～5份；三乙胺1～3份；二月桂酸二丁基锡0.1～0.3份；去离子水40～60份。本专利技术提供一种性能优异的水性耐污UV光固化聚氨酯丙烯酸树脂；本专利技术还提供一种水性耐污UV光固化聚氨酯丙烯酸树脂的制备方法，工艺简单，操作便捷。CN113999367A提供了一种耐污UV固化水性聚氨酯丙烯酸酯分散体，包括如下重量分数的各组分：丙烯酸酯单体2
‑
3份、羟基酸单体1.5/>‑
2份、异氰酸酯10
‑
13份、含硅多元醇2
‑
5份、多元醇0.8
‑
3份、催化剂0.02
‑
0.06、阻聚剂0.007
‑
0.01、溶剂5
‑
10份、羟基丙烯酸酯15
‑
20份、中和剂1
‑
3份、扩链剂1
‑
2份、去离子水52
‑
68份。本专利技术所提供的耐污UV固化水性聚氨酯丙烯酸酯分散体的制备方法以特定比例的各组分合成的了耐污UV固化水性聚氨酯丙烯酸酯分散体。不仅具有极其优异的耐污性能，而且具有较高的光泽和硬度以及良好的耐磨性能，可广泛用于制作木地板、小家电、高中档木器罩光等诸多领域。上述专利希望通过引入有机硅链段来改善树脂体系的抗污性能，CN114891178A在树脂结构中引入羟基硅油、含氢硅油等，CN113999367A在树脂中引入聚醚改性硅油、甲基硅油等，这些有机硅单元要么亲水性太强，要么与树脂相容性太差，不能接枝到树脂分子结构中，能为树脂提供的耐污性能有限，无法达到耐污的要求。
[0005]CN103333285A提供了一种可UV固化侧链含氟水性聚氨酯涂料及其制备方法，该方案需要先制备含氟丙烯酸二元醇，这个过程需要至少五六个小时，第二步再利用所制备的含氟丙烯酸二元醇来合成聚氨酯，这个过程同样需要五六个小时以上。因此该申请记录的工艺方案实现时间比较长，因而其能耗和成本也比较高，制备效率低。另外其所记述的接触角并不能完全代表耐污性能好。
[0006]鉴于此，亟需一种能耗低，制备效率高，且耐污性能好的水性UV光固化耐污树脂及其制备方法。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种水性UV光固化耐污树脂及其制备方法，以解决上述
技术介绍
提出现有的水性UV光固化耐污树脂，耐污性较差，制备效率较低的问题，本专利技术技术方案针对现有技术解决方案过于单一的技术问题，提供了显著不同于现有技术的解决方案。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种水性UV光固化耐污树脂，包含以下组分：二异氰酸酯组分8.0％～11％，有机硅多元醇组分2.2％～4.7％，有机氟0.1％～1.0％，含羟基丙烯酸单体27％～31％，活性稀释剂2％～5％，亲水单体1.2％～2.0％，催化剂0.05％～0.08％，阻聚剂0.06％～0.1％、中和剂1.0％～1.5％、去离子水45％～50％；
[0009]所述水性UV光固化耐污树脂的结构式中包括如下重复结构单元：
[0010][0011]式(Ⅰ)中，m为1
‑
3的整数；n为7
‑
70之间的整数；R为六亚甲基、异氟尔酮基、4，4，
‑
二环己基亚甲基以及含有如下结构式的二异氰酸酯中的一种；
[0012][0013]式(Ⅱ)中，R1为六亚甲基、异氟尔酮基、4，4，
‑
二环己基亚甲基中的一种；b为3
‑
8之间的整数；
[0014]所述活性稀释剂包括丙烯酸缩水甘油酯，丙烯酸异冰片酯，丙烯酸
‑2‑
乙基己酯，丙烯酸月桂酯，丙烯酰吗啉，二丙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯，聚乙二醇二丙烯酸酯，1,6
‑
己二醇二丙烯酸酯，1,4
‑
丁二醇二丙烯酸酯，乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，丙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，季戊四醇四丙烯酸酯，双季戊四醇六丙烯酸酯中的一种或多种。
[0015]优选的，所述二异氰酸酯的组份为异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、4，4，
‑
二环己基亚甲基二异氰酸酯以及他们的三聚体。
[0016]优选的，所述亲水单体为二羟甲基丙酸或二羟甲基丁酸。
[0017]优选的，所述有机硅多元醇组分为单端双羟基的羟烷基有机硅多元醇和/或双端双羟基的羟烷基有机硅多元醇，分子量在200
‑
5000之间，所述有机氟为包括3
‑
8个碳原子的全氟醇类。
[0018]优选的，所述含羟基丙烯酸单体包括：丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷二丙烯酸酯中的一种或多种。
[0019]优选的，所述中和剂包括三乙胺、N，N
‑
二甲基乙醇胺、N
‑
甲基二乙醇胺、三乙醇胺中的一种或多种；所述催化剂为有机铋催化剂、有机锡、有机银，优选有机铋和有机银中的一种或多种；所述阻聚剂为对羟基苯甲醚(MEHQ)和/或特丁基对苯二酚(TBHQ)。
[0020]优选的，所述制备方法包括以下步骤：
[0021]S1:按照上述组份比例关系配比，将有机硅多元醇、有机氟、亲水单体置于合适反应容器中，在125℃，
‑
0.1MPa条件下真空脱水2h；
[0022]S2：将脱水后的体系冷却到58℃～62℃，加入计量的异氰酸酯组分和催化剂，搅拌均匀，在80℃
‑
85℃下反应2.5h～3.5h，直至NCO含量达到理论值；
[0023]S3：再将体系降温至48℃～52℃，向体系中加入阻聚剂，并加入计量的含羟基丙烯酸单体，升温至70℃
‑
80℃反应1h
‑
2h，红外显示无异氰酸酯特征峰即本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水性UV光固化耐污树脂，其特征在于：包含以下组分：二异氰酸酯组分8.0％～11％，有机硅多元醇组分2.2％～4.7％，有机氟0.1％～1.0％，含羟基丙烯酸单体27％～31％，活性稀释剂2％～5％，亲水单体1.2％～2.0％，催化剂0.05％～0.08％，阻聚剂0.06％～0.1％、中和剂1.0％～1.5％、去离子水45％～50％；所述水性UV光固化耐污树脂的结构式中包括如下重复结构单元：式(Ⅰ)中，m为1
‑
3的整数；n为7
‑
70之间的整数；R为六亚甲基、异氟尔酮基、4，4，
‑
二环己基亚甲基以及含有如下结构式的二异氰酸酯中的一种；式(Ⅱ)中，R1为六亚甲基、异氟尔酮基、4，4，
‑
二环己基亚甲基中的一种；b为3
‑
8之间的整数；所述活性稀释剂包括丙烯酸缩水甘油酯，丙烯酸异冰片酯，丙烯酸
‑2‑
乙基己酯，丙烯酸月桂酯，丙烯酰吗啉，二丙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯，聚乙二醇二丙烯酸酯，1,6
‑
己二醇二丙烯酸酯，1,4
‑
丁二醇二丙烯酸酯，乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，丙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，季戊四醇四丙烯酸酯，双季戊四醇六丙烯酸酯中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的一种水性UV光固化耐污树脂，其特征在于：所述二异氰酸酯的组份为异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、4，4，
‑
二环己基亚甲基二异氰酸酯以及他们的三聚体。3.根据权利要求1所述的一种水性UV光固化耐污树脂，其特征在于：所述亲水单体为二羟甲基丙酸或二羟甲基丁酸。
4.根据权利要求1所述的一种水性UV光固化耐污树脂，其特征在于：所述有机硅多元醇组分为单端双羟基的羟烷基有机硅多元醇和/或双端双羟基的羟烷基有机硅多元醇，分子量在200
‑
5000之间，所述有机氟为包括3
‑
8个碳原子的全氟醇类。5.根据权利要求1所述的一种水性UV光固化耐污树脂，其特征在于：所述含羟基丙烯酸单体包括：丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷二丙烯酸酯中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的一种水性UV光固化耐污树脂，其特征在于：所述中和剂包括三乙胺、N，N
‑
二甲基乙醇胺、N
‑
甲基二乙醇胺、三乙醇胺中的一种或多种；所述催化剂为有机铋催化剂、有机锡、有机银，优选有机铋和有机银中的一种或多种；所述阻聚剂为对羟基苯甲醚(MEHQ)和/或特丁基对苯二酚(TBHQ)。7.根据权利要求1
‑
6任意一项所述的一种水性UV光固化耐污树脂的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：S1:按照上述组份比例关系配比，将有机硅多元醇、有机氟、亲水单体置于合适反应容器中，在125℃，
‑
0.1MPa条件下真空脱水2h；S2：将脱水后的体系冷却到58℃～62℃，加入计量的异氰酸酯组分和催化剂，搅拌均匀，在80℃
‑
85℃下反应2.5h～3.5h，直至NCO含量达到理论值；S3：再将体系降温至48℃～52℃，向体系中加入阻聚剂，并加入计量的含羟基丙烯酸单体，升温至70℃
‑
80℃反应1h
‑
2h，红外显示无异氰酸酯特征峰即证明反应完全；S4：最后将体系降温至40℃
‑
45℃，加入计量活性稀释剂，搅拌均匀，并加入中和剂，中和15min
‑
30min，再将体系倒入分散容器中，利用高速剪切分散设备，加去离子水分散...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴小峰，朱小勇，刘艳，
申请(专利权)人：黄山联固新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：