梳型UV固化水性聚氨酯树脂的制备与表征

王建龙

摘要：通过引入含双键基团的中间体制备了分子链侧基、端基均含可UV固化基团的梳型水性聚氨酯树脂。采用红外光谱仪（FTIR）、核磁共振仪（1H NMR）、热重分析仪（TGA）等分析手段对样品的结构与性能进行了表征。分析表明，所得产品符合预期分子结构的设计，为半透明泛蓝光乳液，粒径细微均匀；固化层呈现2个快速失重温度区间。中间体的加入增强了固化层的耐溶剂性和硬度，附着力、拉伸强度和交联密度也得到提高。

关键词：梳型；UV固化；水性聚氨酯（WPU）

随着人们对健康、安全和环保意识的日益增强，水性UV涂料得到了长足的发展。其中，UV固化WPU树脂是重要的一种[1～5]。但多数UV水性聚氨酯树脂是通过羟基丙烯酸对聚氨酯预聚体封端合成的，分子质量越高，端丙烯酸基越少，固化后的涂层硬度就越低；分子质量低时，则涂层强度不够。聚氨酯属于疏水性材料，对极性低的基材（如BOPP、PE等）很难润湿，附着力也不太高[6～8]。针对上述不足，本文从分子结构设计出发，制备了用于聚氨酯预聚体扩链的中间体，通过引入该中间体，制备了UV固化基含量可调的梳型UV固化WPU预聚体。中间体以侧链的形式存在预聚体分子结构中，分子规整度下降，分子间作用力降低，从而提高了对极性低的基材的润湿性与粘附力。

1 实验部分

1.1 主要原材料与仪器

异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI），德国Bayer公司；聚己二酸-1，4-丁二醇酯（PBA）Pol-1256，新宇田化工公司；季戊四醇三丙烯酸酯（PETA）和丙烯酸羟乙酯（HEA），常顺化工公司；三羟甲基丙烷（TMP），天津化学试剂；二月桂酸二丁基锡（DBTDL），山浦化工公司；对羟基苯甲醚（MEHQ）和二羟基甲基丙（DMPA），阿拉丁试剂；光引发剂819-DW，海因茨科技公司；丙酮（AT），汇虹试剂；三乙胺（TEA），科密欧化学试剂。

红外光谱仪（Nicolet 380型），美国尼高力仪器公司；核磁共振仪（AV400型），瑞士布鲁克公司。UV固化机（TDM-500UV型），LC高宝印刷科技公司；热重分析仪（Q50型），美国TA仪器公司。

1.2 中间体的预制

通过逐步反应的方式，利用不同条件下IPDI的仲脂环异氰酸酯基和伯异氰酸酯基的活性不同[9，10]，制得含有双羟基、可UV固化双键基团的中间体，制备工艺如图1所示。