【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于涂料，特别涉及一种阳离子光固化生物基聚氨酯分散体及其制备方法与应用。
技术介绍
1、水性木器涂料分为单组分、双组分水性涂料和新兴的水性光固化涂料。目前，除内外墙涂料外的大部分涂料仍为溶剂型涂料，含有超过50％的有机溶剂，这些溶剂在施工过程中会挥发到大气中污染环境，还损害人体健康，并且有机溶剂本身会带来安全隐患。因此，水性化是涂料发展的趋势。
2、水性涂料主要包括水性单组份涂料、水性双组份涂料，以及近年来迅速发展的水性光固化涂料。单组分水性涂料的耐水性、耐化学品性及硬度等漆膜性能与溶剂型涂料差距较大，严重限制了水性涂料的推广应用。双组分水性涂料的机械性能、耐水性和耐化学品性接近溶剂型涂料，但由于其存在活化期的问题，不适用于往复式机械喷涂和静电喷涂，且其干速较慢，影响施工效率。水性光固化涂料的漆膜机械性能、耐水性和耐化学品性优于溶剂型产品，其为单组分包装，开桶即用，不存在活化期，适用于各种机械喷涂，且其在施工后烘干0.5～2小时经过紫外光固化机固化后，便可下线包装。未来水性光固化涂料将替代双组分水性涂料成为高档水性涂料的首选。现目前，市场上缺乏用于水性光固化涂料的光固化生物基树脂。
3、因此，亟需提供一种用于开发水性光固化涂料的光固化生物基树脂。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种阳离子光固化生物基聚氨酯分散体及其制备方法与应用，本专利技术提供的阳离子光固化生物基聚氨酯分散体通过预分散
2、本专利技术的专利技术构思为：本专利技术用生物基材料制备大分子亲水胺扩链剂，将聚氨酯预聚体(步骤s4中将大分子二元醇、混合物c1、异氰酸酯单体、小分子二元醇扩链剂和环氧树脂混合反应得到)和大分子亲水胺扩链剂分别预分散后混合进行扩链反应，再加去离子水完成分散，得到疏水的环氧树脂为核，亲水的聚氨酯为壳的阳离子光固化生物基聚氨酯分散体(聚氨酯预聚体在预分散的时候认为已经形成了核壳结构，因为环氧树脂疏水的，而聚氨酯预聚体是亲水的，因此，在加水分散的过程中亲水的部分会像乳化剂一样包裹疏水的部分)。该制备方法的预分散工艺，可使环氧树脂被聚氨酯预聚体包裹，避免其与大分子胺扩链剂接触而反应，进而保证分散及储存稳定性。通过预分散，聚氨酯预聚体包裹了环氧树脂，起到隔绝环氧树脂和胺的作用，聚氨酯预聚体的预分散液和大分子胺扩链剂的预分散液混合时，可以实现大分子胺扩链剂基本仅与壳层的聚氨酯预聚体反应，不和环氧树脂反应，以此保存环氧基，大分子胺扩链剂和包裹在环氧树脂表面的的聚氨酯预聚体反应之后共同形成壳层，环氧树脂是核。
3、本专利技术还提供了一种阳离子光固化生物基聚氨酯分散体。
4、本专利技术还提供了一种水性生物基光固化涂料。
5、本专利技术还提供了一种水性生物基光固化涂料在木制品制备、汽车制造或金属制品防腐领域中的应用。
6、本专利技术的第一方面提供一种阳离子光固化生物基聚氨酯分散体，所述制备方法，包括以下步骤：
7、s1.将二异氰酸酯、羟基乙烯基醚混合反应得到含乙烯基和异氰酸基的预聚物a1；
8、s2.将生物基材料和亲水改性剂混合反应后加入丙烯酸单体、二胺和中和剂混合后加水分散得到大分子亲水胺扩链剂分散液b1；
9、s3.将亲水扩链剂和中和剂混合形成混合物c1；
10、s4.将大分子二元醇、所述混合物c1、异氰酸酯单体、小分子二元醇扩链剂和环氧树脂混合反应、加水分散后再和所述大分子亲水胺扩链剂分散液b1混合反应后加水分散；
11、所述生物基材料的制备原料包括含三个以上环氧基的植物油；
12、所述亲水改性剂包括含有仲氨基和磺酸基的单体；
13、所述环氧树脂包括含三个以上环氧基的环氧树脂。
14、本专利技术中优选的生物基材料含三个以上环氧基。可保证每个生物基材料上均可接枝一个亲水改性剂、不少于一个含双键单体和两个二胺。
15、本专利技术中，三个以上环氧基保证至少一个环氧基和亲水改性剂反应，两个环氧基和二胺反应，一个环氧基和丙烯酸的羧基反应，仲氨基可保证一个亲水改性剂仅和一个环氧基植物油反应，亲水改性剂(含有仲氨基和磺酸基的单体)通过磺酸基提供亲水性，一般在聚氨酯合成中用羧基和磺酸基提供亲水性，但由于植物油含有环氧基，羧基会和环氧基反应，因此，此处不可以用含有羧基的亲水改性剂。
16、在本专利技术的一些实施方式中，所述制备方法，包括以下步骤：
17、s1.以质量份数计，将10～15份二异氰酸酯加热至40～60℃时滴入6～12份羟基乙烯基醚，继续反应，得到含乙烯基和异氰酸基的预聚物a1；
18、s2.以质量份数计，将15～25份生物基材料，加热至70～90℃时，加入3～5份亲水改性剂，反应，升温至130～150℃滴入3～4.5份丙烯酸单体，滴完后搅拌且保温，降温至70～80℃，加入17～25份a1，搅拌且保温，加入2～6份二胺，搅拌且保温，加入1.0～2.0份中和剂，搅拌后加入50～55份去离子水，分散得到大分子亲水胺扩链剂分散液b1；
19、s3.以质量份数计，将4～6份亲水扩链剂和1～2份中和剂混合形成混合物c1；
20、s4.以质量份数计，将10～20份大分子二元醇和混合物c1，混合加热至70～80℃，稳定后加入25～36份二异氰酸酯单体，反应后加入8～16份小分子二元醇扩链剂，继续反应，降温至40～50℃，加入10～25份环氧树脂，搅拌，加入65～75份去离子水，分散，加入100～115份大分子亲水胺扩链剂分散液b1，升温至50～60℃,分散并反应，加入75～85份去离子水，搅拌，得到所述阳离子光固化生物基聚氨酯分散体。
21、在本专利技术的一些实施方式中，所述制备方法，包括以下步骤：
22、s1.以质量份数计，将10～15份二异氰酸酯加热至40～60℃时，在10～30分钟内恒压滴入6～12份羟基乙烯基醚，继续反应0.5～1小时，得到含乙烯基和异氰酸基的预聚物a1；
23、s2.以质量份数计，将15～25份生物基材料，加热至70～90℃时，加入3～5份亲水改性剂，反应1～1.5小时，升温至130～150℃在5～15分钟内恒压滴入3～4.5份丙烯酸单体，滴完后搅拌且保温20～30分钟，降温至70～80℃，加入17～25份a1，搅拌且保温45～60分钟，加入2～6份二胺，搅拌且保温20～30分钟，加入1.0～2.0份中和剂，搅拌3～5分钟，加入50～55份去离子水，分散3～5分钟，得到大分子亲水胺扩链剂分散液b1；
24、s3.以质量份数计，将4～6份亲水扩链剂和1～2份中和剂混合形成混合物c1；
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1.一种阳离子光固化生物基聚氨酯分散体的制备方法，其特征在于，所述制备方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法，包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述异氰酸单体包括异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯和4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述羟基乙烯基醚包括4-羟丁基乙烯基醚、三乙二醇二乙烯基醚和环己基-1,4-二甲醇单乙烯基醚中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述二胺包括乙二胺、己二胺、2-甲基戊二胺和异佛尔酮二胺中的至少一种。
6.一种阳离子光固化生物基聚氨酯分散体，其特征在于，由权利要求1～5任一项所述的制备方法制得，所述阳离子光固化生物基聚氨酯分散体的生物基含量≥12％。
7.一种水性生物基光固化涂料，其特征在于，制备原料包括权利要求6所述的阳离子光固化生物基聚氨酯分散体。
8.根据权利要求7所述的
9.根据权利要求8所述的水性生物基光固化涂料，其特征在于，所述水性生物基光固化涂料的制备方法包括：将水与成膜助剂预混加入阳离子光固化生物基聚氨酯分散体后依次加入光引发剂、消泡剂、增稠剂和润湿剂，分散10-30分钟，过滤得到水性光固化生物基涂料。
10.一种如权利要求7～8任一项所述的水性生物基光固化涂料在木制品制备、汽车制造或金属制品防腐领域中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种阳离子光固化生物基聚氨酯分散体的制备方法，其特征在于，所述制备方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法，包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述异氰酸单体包括异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯和4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述羟基乙烯基醚包括4-羟丁基乙烯基醚、三乙二醇二乙烯基醚和环己基-1,4-二甲醇单乙烯基醚中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述二胺包括乙二胺、己二胺、2-甲基戊二胺和异佛尔酮二胺中的至少一种。
6.一种阳离子光固化生物基聚氨酯分...
【专利技术属性】
技术研发人员：段晓俊，李彩霞，罗建华，梁文康，陈锦江，朱延安，
申请(专利权)人：北新嘉宝莉涂料上海有限公司，
类型：发明
国别省市：
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