專利名稱：一種電子束固化低粘度聚氨酯的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚氨酯的制備方法，特別涉及一種電子束固化低粘度聚氨酯的制備方法，屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來，電子束固化涂料發(fā)展迅速，應(yīng)用的行業(yè)和領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。電子束固化涂料是指在電子束的輻射作用下，涂料配方體系中的液態(tài)低聚物(包括活性稀釋劑單體分子)經(jīng)過交聯(lián)聚合快速形成固態(tài)產(chǎn)物的過程。
電子束固化涂料配方體系通常包括樹脂預(yù)聚物、活性稀釋劑單體分子及各種助劑。樹脂預(yù)聚物的性質(zhì)決定涂料固化后膜的物理特性，常用的樹脂預(yù)聚物有聚氨酯樹脂、環(huán)氧樹脂、聚酯樹脂等。活性稀釋劑單體分子是低分子量的化學(xué)物質(zhì)，主要用于調(diào)節(jié)高粘度樹脂預(yù)聚物的粘度，是涂料配方體系不可或缺的組成部分。但是，活性稀釋劑單體分子多為有機(jī)低分子物質(zhì)，它們的揮發(fā)不僅造成環(huán)境的污染，還對皮膚有強(qiáng)烈的刺激性，這限制了它們的應(yīng)用。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決上述問題，而提供一種低粘度的聚氨酯樹脂及其制備方法。由本發(fā)明制備得到的聚氨酯樹脂經(jīng)電子束固化后形成的固化膜性能優(yōu)良，降低了活性稀釋劑單體分子的用量。
本發(fā)明提供一種電子束固化低粘度聚氨酯的制備方法，該方法的特征是 首先在干燥的反應(yīng)釜中加入1.0摩爾的六亞甲基二異氰酸酯三聚體和0. 0010-0. 0015摩爾的催化劑及0. 0050-0. 010摩爾阻聚劑，室溫攪拌一定時間，使各種原料充分混合。 將2.0摩爾的羥基丙烯酸酯加入上述混合物中，控制加料速度使反應(yīng)釜內(nèi)溫度控制在 45-50°C。加料完畢后，反應(yīng)4-5小時，停止反應(yīng)，得聚氨酯半加成反應(yīng)物；然后在另一部干燥的反應(yīng)釜中加入1. 0摩爾的羥基離子擴(kuò)鏈劑和0. 0010-0. 0015摩爾的催化劑及 0. 0050-0. 010摩爾阻聚劑，室溫攪拌一定時間，使各種原料充分混合。將1. 0摩爾的聚氨酯半加成反應(yīng)物加入反應(yīng)釜中，控制加料速度使反應(yīng)釜內(nèi)溫度控制在45-50°C。加料完畢后， 升高反應(yīng)釜溫度至50-60°C，反應(yīng)9-10小時。向反應(yīng)釜中加入0. 10-0. 15摩爾的正丁醇，反應(yīng)0. 5小時后，停止反應(yīng)。將反應(yīng)釜溫度降至室溫后出料，即得低粘度聚氨酯預(yù)聚物產(chǎn)物。
在上述制備方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。
進(jìn)一步，所述的六亞甲基二異氰酸酯三聚體與羥基丙烯酸酯的摩爾比=1 :2。
進(jìn)一步，所述的羥基丙烯酸酯包括丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥丙酯、丙烯酸羥丁酯、丙烯酸羥丙酯中的一種或幾種，優(yōu)選丙烯酸羥乙酯和甲基丙烯酸羥乙酯。
進(jìn)一步，所述的羥基離子擴(kuò)鏈劑為根據(jù)公開的文獻(xiàn)資料自制，結(jié)構(gòu)式為進(jìn)一步，所述的聚氨酯半加成反應(yīng)物與羥基離子擴(kuò)鏈劑的摩爾比=1 :1。進(jìn)一步，所述的聚氨酯半加成反應(yīng)物與正丁醇的摩爾比=1 0. 10-0. 15。進(jìn)一步，所述的催化劑包括辛酸亞錫、二月桂酸二丁基錫、二丁基二氯化錫中的一種或幾種，優(yōu)選二月桂酸二丁基錫。催化劑的用量為六亞甲基二異氰酸酯三聚體、羥基丙烯酸酯、羥基離子擴(kuò)鏈劑總重量的0. 05% -0. 15%。進(jìn)一步，所述的阻聚劑包括對苯二酚、4-甲氧基酚、2，6-二硝基對甲酚中的一種或幾種，優(yōu)選4-甲氧基酚。阻聚劑的用量為六亞甲基二異氰酸酯三聚體、羥基丙烯酸酯、 輕基離子擴(kuò)鏈劑總重量的0. 05% -0. 20%。所述的羥基離子擴(kuò)鏈劑為根據(jù)公開報道的文獻(xiàn)資料自制的，公開報道的文獻(xiàn)資料為代闖，張晟卯等.，羥基功能化離子液體中Pd納米微粒制備與結(jié)構(gòu)表征，無機(jī)化學(xué)學(xué)報，2007，23(9) 1653-1656。本發(fā)明的技術(shù)效果是本發(fā)明方法制備的低粘度聚氨酯預(yù)聚物粘度低，用于電子束固化涂料中，可降低活性稀釋劑的用量。
具體實施例方式以下對本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。實施例1
在干燥的反應(yīng)釜中加入1000. 0克六亞甲基二異氰酸酯三聚體和0. 5克二月桂酸二丁基錫及1. 25克4-甲氧基酚，室溫攪拌1小時，使各種原料充分混合。將331. 8克丙烯酸輕乙酯加入上述混合物中，控制加料速度使反應(yīng)釜內(nèi)溫度控制在45-50°C。加料完畢后，控制溫度在45-50°C進(jìn)行反應(yīng)，通過紅外光譜測試體系中[-NC0]的變化，當(dāng)[-NC0]達(dá)到理論值時，停止反應(yīng)，此步耗時約4-5小時，得聚氨酯半加成反應(yīng)物。在另一部干燥的反應(yīng)釜中加入394. 5克羥基離子擴(kuò)鏈劑和0. 5克二月桂酸二丁基錫及2. 0克4-甲氧基酚，室溫攪拌1小時，使各種原料充分混合。將上一步制備的全部聚氨酯半加成反應(yīng)物加入反應(yīng)釜中，控制加料速度使反應(yīng)釜內(nèi)溫度控制在45-50°C。加料完畢后，升高反應(yīng)釜溫度至50-60°C進(jìn)行反應(yīng)，通過紅外光譜測試體系中[-NC0]的變化，當(dāng) [-NC0]達(dá)到理論值時(此步耗時約9-10小時)，向反應(yīng)釜中加入15. 5克正丁醇，反應(yīng)0. 5小時后，停止反應(yīng)。將反應(yīng)釜溫度降至室溫后出料，即得低粘度聚氨酯預(yù)聚物產(chǎn)物。產(chǎn)物結(jié)構(gòu)式為
權(quán)利要求
1.一種電子束固化低粘度聚氨酯的制備方法，其特征在于所述的制備方法包括首先采用異氰酸酯三聚體、羥基丙烯酸酯原料制備聚氨酯半加成反應(yīng)物；然后通過使半加成反應(yīng)物與羥基離子擴(kuò)鏈劑進(jìn)一步反應(yīng)，從而制備低粘度的聚氨酯預(yù)聚物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電子束固化低粘度聚氨酯的制備方法，其特征是所述的異氰酸酯三聚體為六亞甲基二異氰酸酯三聚體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電子束固化低粘度聚氨酯的制備方法，其特征在于，所述的羥基丙烯酸酯包括丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥丙酯、丙烯酸羥丁酯、丙烯酸羥丙酯中的一種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電子束固化低粘度聚氨酯的制備方法，其特征是采用異氰酸酯三聚體、羥基丙烯酸酯原料制備聚氨酯半加成反應(yīng)物，其制備過程為在干燥的反應(yīng)釜中加入1. 0摩爾的六亞甲基二異氰酸酯三聚體和0. 0010-0. 0015摩爾的催化劑及 0. 0050-0. 010摩爾阻聚劑，室溫攪拌使各種原料充分混合，將2. 0摩爾的羥基丙烯酸酯加入上述混合物中，控制加料速度使反應(yīng)釜內(nèi)溫度控制在45-50°C，加料完畢后，反應(yīng)4-5小時，停止反應(yīng)，得聚氨酯半加成反應(yīng)物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種電子束固化低粘度聚氨酯的制備方法，其特征在于所述的六亞甲基二異氰酸酯三聚體與羥基丙烯酸酯的摩爾比=1 :2。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電子束固化低粘度聚氨酯的制備方法，其特征是通過使半加成反應(yīng)物與羥基離子擴(kuò)鏈劑進(jìn)一步反應(yīng)，從而制備低粘度聚氨酯預(yù)聚物，其的制備過程為在干燥的反應(yīng)釜中加入1. 0摩爾的羥基離子擴(kuò)鏈劑和0. 0010-0. 0015摩爾的催化劑及0. 0050-0. 010摩爾阻聚劑，室溫攪拌使各種原料充分混合，將1. 0摩爾的聚氨酯半加成反應(yīng)物加入反應(yīng)釜中，控制加料速度使反應(yīng)釜內(nèi)溫度控制在45-50°C，加料完畢后，升高反應(yīng)釜溫度至50-60°C，反應(yīng)9-10小時，向反應(yīng)釜中加入0. 10-0. 15摩爾的正丁醇，反應(yīng)0. 5 小時后，停止反應(yīng)，將反應(yīng)釜溫度降至室溫后出料，即得低粘度聚氨酯預(yù)聚物產(chǎn)物。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種電子束固化低粘度聚氨酯的制備方法，其特征在于，所述的聚氨酯半加成反應(yīng)物與羥基離子擴(kuò)鏈劑的摩爾比=1 :1。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種電子束固化低粘度聚氨酯的制備方法，其特征在于，所述的聚氨酯半加成反應(yīng)物與正丁醇的摩爾比=1 0. 10-0. 15。
9.根據(jù)權(quán)利要求4、6所述的一種電子束固化低粘度聚氨酯的制備方法，其特征在于， 所述的催化劑包括辛酸亞錫、二月桂酸二丁基錫、二丁基二氯化錫中的一種或幾種。
10.根據(jù)權(quán)利要求4、6所述的一種電子束固化低粘度聚氨酯的制備方法，其特征在于， 所述的阻聚劑包括對苯二酚、4-甲氧基酚、2，6- 二硝基對甲酚中的一種或幾種。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電子束固化低粘度聚氨酯的制備方法。所述的制備方法包括首先采用異氰酸酯三聚體、羥基丙烯酸酯等原料制備聚氨酯半加成反應(yīng)物；然后通過使半加成反應(yīng)物與羥基離子擴(kuò)鏈劑進(jìn)一步反應(yīng)，從而制備低粘度的聚氨酯預(yù)聚物?；诒景l(fā)明方法制備的低粘度聚氨酯預(yù)聚物粘度低，用于電子束固化涂料中，可降低活性稀釋劑的用量。
文檔編號C08G18/32GK102532476SQ20111045081
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者徐海濤 申請人:南昌航空大學(xué)