梳型UV固化水性聚氨酯樹脂的制備與表征

王建龍

摘要：通過引入含雙鍵基團的中間體制備了分子鏈側(cè)基、端基均含可UV固化基團的梳型水性聚氨酯樹脂。采用紅外光譜儀（FTIR）、核磁共振儀（1H NMR）、熱重分析儀（TGA）等分析手段對樣品的結構與性能進行了表征。分析表明，所得產(chǎn)品符合預期分子結構的設計，為半透明泛藍光乳液，粒徑細微均勻；固化層呈現(xiàn)2個快速失重溫度區(qū)間。中間體的加入增強了固化層的耐溶劑性和硬度，附著力、拉伸強度和交聯(lián)密度也得到提高。

關鍵詞：梳型；UV固化；水性聚氨酯（WPU）

隨著人們對健康、安全和環(huán)保意識的日益增強，水性UV涂料得到了長足的發(fā)展。其中，UV固化WPU樹脂是重要的一種[1～5]。但多數(shù)UV水性聚氨酯樹脂是通過羥基丙烯酸對聚氨酯預聚體封端合成的，分子質(zhì)量越高，端丙烯酸基越少，固化后的涂層硬度就越低；分子質(zhì)量低時，則涂層強度不夠。聚氨酯屬于疏水性材料，對極性低的基材（如BOPP、PE等）很難潤濕，附著力也不太高[6～8]。針對上述不足，本文從分子結構設計出發(fā)，制備了用于聚氨酯預聚體擴鏈的中間體，通過引入該中間體，制備了UV固化基含量可調(diào)的梳型UV固化WPU預聚體。中間體以側(cè)鏈的形式存在預聚體分子結構中，分子規(guī)整度下降，分子間作用力降低，從而提高了對極性低的基材的潤濕性與粘附力。

1 實驗部分

1.1 主要原材料與儀器

異佛爾酮二異氰酸酯（IPDI），德國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）和丙烯酸羥乙酯（HEA），常順化工公司；三羥甲基丙烷（TMP），天津化學試劑；二月桂酸二丁基錫（DBTDL），山浦化工公司；對羥基苯甲醚（MEHQ）和二羥基甲基丙（DMPA），阿拉丁試劑；光引發(fā)劑819-DW，海因茨科技公司；丙酮（AT），匯虹試劑；三乙胺（TEA），科密歐化學試劑。

紅外光譜儀（Nicolet 380型），美國尼高力儀器公司；核磁共振儀（AV400型），瑞士布魯克公司。UV固化機（TDM-500UV型），LC高寶印刷科技公司；熱重分析儀（Q50型），美國TA儀器公司。

1.2 中間體的預制

通過逐步反應的方式，利用不同條件下IPDI的仲脂環(huán)異氰酸酯基和伯異氰酸酯基的活性不同[9，10]，制得含有雙羥基、可UV固化雙鍵基團的中間體，制備工藝如圖1所示。