本發(fā)明涉及一種涂料領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種水性陽(yáng)離子型聚氨酯丙烯酸酯真空鍍膜金屬涂料。

背景技術(shù)：

在國(guó)家大力提倡節(jié)能、降耗、減排和資源節(jié)約的今天，真空鍍膜技術(shù)正逐步代替污染嚴(yán)重的傳統(tǒng)水電鍍，成為表面處理技術(shù)的重要手段。傳統(tǒng)真空鍍膜技術(shù)所涉及的真空鍍膜涂料大部分屬于熱固化溶劑型涂料，固化速度慢且涂料中含有大量的有機(jī)揮發(fā)物，使用過(guò)程中會(huì)對(duì)人體及環(huán)境造成危害。隨著uv固化技術(shù)的不斷進(jìn)步，真空鍍膜涂料逐漸從熱固化轉(zhuǎn)變?yōu)閡v固化并被廣泛使用，但至今針對(duì)金屬涂層的真空鍍膜uv涂料的水性化還難以達(dá)到工業(yè)應(yīng)用的要求。專(zhuān)利cn201310147354.4公開(kāi)了一種紫外光固化水性聚氨酯丙烯酸酯真空鍍膜底涂樹(shù)脂，該樹(shù)脂以水為溶劑，綠色環(huán)保，且柔韌性?xún)?yōu)異，能夠很好的連接基材和鍍層，然而該底涂樹(shù)脂針對(duì)的是塑料基材，且固化時(shí)間較長(zhǎng)，光澤度不夠，耐腐蝕性差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種水性陽(yáng)離子型聚氨酯丙烯酸酯樹(shù)脂，所述水性陽(yáng)離子型聚氨酯丙烯酸酯樹(shù)脂可用于制備真空鍍膜金屬涂料，所述水性陽(yáng)離子型聚氨酯丙烯酸酯真空鍍膜金屬涂料對(duì)金屬基材和鍍膜層具有優(yōu)異的附著性能，涂層耐腐蝕性好，固化速度快，光澤度高且真空鍍膜不發(fā)彩。

本發(fā)明的另一目的在于提供所述水性陽(yáng)離子型聚氨酯丙烯酸酯樹(shù)脂的制備方法。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種水性陽(yáng)離子型聚氨酯丙烯酸酯真空鍍膜金屬涂料。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種水性陽(yáng)離子型聚氨酯丙烯酸酯樹(shù)脂，所述水性陽(yáng)離子型聚氨酯丙烯酸酯的結(jié)構(gòu)式如下：

r1為ipdi、tdi或hdi，r2為聚酯多元醇或聚醚多元醇。

本發(fā)明合成了一種新型的水性陽(yáng)離子型聚氨酯丙烯酸酯樹(shù)脂，由于該樹(shù)脂屬于陽(yáng)離子型，以其為主體樹(shù)脂作為真空鍍膜涂料對(duì)金屬基材具有優(yōu)異的附著性能，涂層耐腐蝕性好，且所述水性陽(yáng)離子型聚氨酯丙烯酸酯樹(shù)脂碳碳雙鍵含量較高，固化速度較快。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述r1為ipdi。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述r2為聚酯多元醇。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述聚酯多元醇的分子量為500～1000。

所述水性陽(yáng)離子型聚氨酯丙烯酸酯樹(shù)脂的制備方法，包括如下步驟：

s1、將10～30份二異氰酸酯和20～40份聚酯多元醇或聚醚多元醇反應(yīng)生成聚氨酯預(yù)聚體；

s2、加入5～15份n-甲基二乙醇胺進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)，引入親水基團(tuán)胺基；

s3、加入15～30季戊四醇三丙烯酸酯進(jìn)行封端，引入光固化基團(tuán)，得到水性陽(yáng)離子型聚氨酯丙烯酸酯樹(shù)脂；

s4、加入中和劑進(jìn)行中和，再加水乳化得到水性陽(yáng)離子型聚氨酯丙烯酸酯樹(shù)脂。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述水性陽(yáng)離子型聚氨酯丙烯酸酯樹(shù)脂的制備方法，包括如下步驟：

s1、將10～30份二異氰酸酯、0.01～1份催化劑和0.01～1份阻聚劑混合均勻，充氮?dú)獗Ｗo(hù)，緩慢升溫至50～80℃，一邊攪拌一邊滴加20～40份聚酯多元醇或聚醚多元醇，滴加1～2h，然后升溫至70～90℃，保溫反應(yīng)2～3h，得到聚氨酯預(yù)聚體ⅰ；

s2、往聚氨酯預(yù)聚體ⅰ中加入5～15份甲基二乙醇胺，在70～90℃下保溫反應(yīng)2～3h，得到含有胺基的聚氨酯預(yù)聚體ⅱ；

s3、在70～90℃下，往聚氨酯預(yù)聚體ⅱ中滴加15～30份季戊四醇三丙烯酸酯，滴加1～2h，保溫反應(yīng)2～4h，用二正丁胺法測(cè)定異氰酸酯基的含量，小于0.05％時(shí)，加入無(wú)水乙醇，在70～90℃下保溫0.5～1h后降溫，得到聚氨酯丙烯酸酯齊聚物；

s4、降溫至40～60℃，往聚氨酯丙烯酸酯齊聚物加入中和劑進(jìn)行中和反應(yīng)，反應(yīng)0.5～1h后，加入去離子水進(jìn)行乳化，乳化0.5～1h后，得到水性陽(yáng)離子型聚氨酯丙烯酸酯樹(shù)脂。

一種水性陽(yáng)離子型聚氨酯丙烯酸酯真空鍍膜金屬涂料，包括如下按質(zhì)量份計(jì)算的組分：

水性陽(yáng)離子型聚氨酯丙烯酸酯樹(shù)脂100份；

中和劑5～15份；

活性單體10～30份；

潤(rùn)濕劑1～5份；

光引發(fā)劑7～12份；

助溶劑20～120份；

流平劑1～5份；

去離子水80～150份。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述活性單體為(甲基)丙烯酸羥乙酯、異冰片基丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、二縮丙二醇雙丙烯酸酯、三縮丙二醇雙丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯中的一種或多種。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述中和劑為乙酸、鹽酸或乙二酸。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述助溶劑為異丙醇、丁醇、乙二醇丁醚、丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇甲醚、丙二醇丁醚中的一種或多種。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述光引發(fā)劑為184、1173、2959中的一種。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明以二異氰酸酯和多元醇為主要反應(yīng)原料、n-甲基二乙醇胺為擴(kuò)鏈劑、以季戊四醇三丙烯酸酯為封端劑合成了一種新型的水性陽(yáng)離子型聚氨酯丙烯酸酯樹(shù)脂，將該樹(shù)脂與活性單體、助溶劑、潤(rùn)濕劑等復(fù)配，制得了一種水性陽(yáng)離子型聚氨酯丙烯酸酯真空鍍膜金屬涂料，其對(duì)金屬基材和鍍膜層具有優(yōu)異的附著性能，涂層硬度高，耐腐蝕性好(耐鹽霧性好)，固化速度快且真空鍍膜不發(fā)彩。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式僅用以解釋本發(fā)明，并不限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。

以下實(shí)施例所用原料均為普通市售產(chǎn)品。

實(shí)施例1

一種水性陽(yáng)離子型聚氨酯丙烯酸酯樹(shù)脂，制備方法如下：

s1、將20份ipdi、0.5份催化劑和0.5份阻聚劑置于裝有攪拌器、滴液漏斗和回流冷凝器的四口燒瓶中，混合均勻，充氮?dú)獗Ｗo(hù)，緩慢升溫至50～80℃，一邊攪拌一邊滴加30份聚酯多元醇(mn＝500)，滴加1～2h，然后升溫至70～90℃，保溫反應(yīng)2～3h，得到聚氨酯預(yù)聚體??；

s2、往聚氨酯預(yù)聚體ⅰ中加入10份甲基二乙醇胺，在70～90℃下保溫反應(yīng)2～3h，得到含有胺基的聚氨酯預(yù)聚體ⅱ；

s3、在70～90℃下，往聚氨酯預(yù)聚體ⅱ中滴加20份季戊四醇三丙烯酸酯，滴加1～2h，保溫反應(yīng)2～4h，用二正丁胺法測(cè)定異氰酸酯基的含量，小于0.05％時(shí)，加入無(wú)水乙醇，在70～90℃下保溫0.5～1h后降溫，得到聚氨酯丙烯酸酯齊聚物；

s4、降溫至40～60℃，往聚氨酯丙烯酸酯齊聚物加入中和劑進(jìn)行中和反應(yīng)，反應(yīng)0.5h后，加入去離子水進(jìn)行乳化，乳化0.5～1h后，得到水性陽(yáng)離子型聚氨酯丙烯酸酯樹(shù)脂a。

實(shí)施例2

一種水性陽(yáng)離子型聚氨酯丙烯酸酯樹(shù)脂，制備方法如下：

s1、將10份tdi、0.01份催化劑和0.02份阻聚劑置于裝有攪拌器、滴液漏斗和回流冷凝器的四口燒瓶中，混合均勻，充氮?dú)獗Ｗo(hù)，緩慢升溫至50～80℃，一邊攪拌一邊滴加20份聚酯多元醇(mn＝500)，滴加1～2h，然后升溫至70～90℃，保溫反應(yīng)2～3h，得到聚氨酯預(yù)聚體?。?/p>

s2、往聚氨酯預(yù)聚體ⅰ中加入10份甲基二乙醇胺，在70～90℃下保溫反應(yīng)2～3h，得到含有胺基的聚氨酯預(yù)聚體ⅱ；

s3、在70～90℃下，往聚氨酯預(yù)聚體ⅱ中滴加20份季戊四醇三丙烯酸酯，滴加1～2h，保溫反應(yīng)2～4h，用二正丁胺法測(cè)定異氰酸酯基的含量，小于0.05％時(shí)，加入無(wú)水乙醇，在70～90℃下保溫0.5～1h后降溫，得到聚氨酯丙烯酸酯齊聚物；s4、降溫至40～60℃，往聚氨酯丙烯酸酯齊聚物加入中和劑進(jìn)行中和反應(yīng)，反應(yīng)0.5h后，加入去離子水進(jìn)行乳化，乳化0.5～1h后，得到水性陽(yáng)離子型聚氨酯丙烯酸酯樹(shù)脂b。

實(shí)施例3

一種水性陽(yáng)離子型聚氨酯丙烯酸酯樹(shù)脂，制備方法如下：

s1、將15份mdi、0.1份催化劑和0.05份阻聚劑置于裝有攪拌器、滴液漏斗和回流冷凝器的四口燒瓶中，混合均勻，充氮?dú)獗Ｗo(hù)，緩慢升溫至50～80℃，一邊攪拌一邊滴加40份聚醚多元醇(mn＝1000)，滴加1～2h，然后升溫至70～90℃，保溫反應(yīng)2～3h，得到聚氨酯預(yù)聚體?。?/p>

s2、往聚氨酯預(yù)聚體ⅰ中加入6.5份甲基二乙醇胺，在70～90℃下保溫反應(yīng)2～3h，得到含有胺基的聚氨酯預(yù)聚體ⅱ；

s3、在70～90℃下，往聚氨酯預(yù)聚體ⅱ中滴加16.5份季戊四醇三丙烯酸酯，滴加1～2h，保溫反應(yīng)2～4h，用二正丁胺法測(cè)定異氰酸酯基的含量，小于0.05％時(shí)，加入無(wú)水乙醇，在70～90℃下保溫0.5～1h后降溫，得到聚氨酯丙烯酸酯齊聚物；s4、降溫至40～60℃，往聚氨酯丙烯酸酯齊聚物加入中和劑進(jìn)行中和反應(yīng)，反應(yīng)0.5h后，加入去離子水進(jìn)行乳化，乳化0.5～1h后，得到水性陽(yáng)離子型聚氨酯丙烯酸酯樹(shù)脂c。

實(shí)施例4

一種水性陽(yáng)離子型聚氨酯丙烯酸酯樹(shù)脂，制備方法如下：

s1、將30份ipdi、0.8份催化劑和1份阻聚劑置于裝有攪拌器、滴液漏斗和回流冷凝器的四口燒瓶中，混合均勻，充氮?dú)獗Ｗo(hù)，緩慢升溫至50～80℃，一邊攪拌一邊滴加40份聚酯多元醇(mn＝500)，滴加1～2h，然后升溫至70～90℃，保溫反應(yīng)2～3h，得到聚氨酯預(yù)聚體??；

s2、往聚氨酯預(yù)聚體ⅰ中加入15份甲基二乙醇胺，在70～90℃下保溫反應(yīng)2～3h，得到含有胺基的聚氨酯預(yù)聚體ⅱ；

s3、在70～90℃下，往聚氨酯預(yù)聚體ⅱ中滴加30份季戊四醇三丙烯酸酯，滴加1～2h，保溫反應(yīng)2～4h，用二正丁胺法測(cè)定異氰酸酯基的含量，小于0.05％時(shí)，加入無(wú)水乙醇，在70～90℃下保溫0.5～1h后降溫，得到聚氨酯丙烯酸酯齊聚物；s4、降溫至40～60℃，往聚氨酯丙烯酸酯齊聚物加入中和劑進(jìn)行中和反應(yīng)，反應(yīng)0.5h后，加入去離子水進(jìn)行乳化，乳化0.5～1h后，得到水性陽(yáng)離子型聚氨酯丙烯酸酯樹(shù)脂d。

實(shí)施例5

一種水性陽(yáng)離子型聚氨酯丙烯酸酯真空鍍膜金屬涂料，配方如下：

水性陽(yáng)離子型聚氨酯丙烯酸酯樹(shù)脂a100份；

乙酸10份；

丙烯酸羥乙酯10份

季戊四醇三丙烯酸酯10份；

潤(rùn)濕劑3份；

光引發(fā)劑117310份；

異丙醇30份；

丙二醇甲醚30份；

流平劑3份；

去離子水100份。

將水性陽(yáng)離子型聚氨酯丙烯酸酯聚酯樹(shù)脂和中和劑混合均勻，調(diào)ph值至6.0～7.5左右，加入活性單體、潤(rùn)濕劑、光引發(fā)劑，混合在一起攪勻，再加入助溶劑，混溶后，慢慢加入水，攪勻后過(guò)濾。

實(shí)施例6

一種水性陽(yáng)離子型聚氨酯丙烯酸酯真空鍍膜金屬涂料，配方如下：

水性陽(yáng)離子型聚氨酯丙烯酸酯樹(shù)脂a100份；

鹽酸15份；

二縮丙二醇雙丙烯酸酯5份；

1,6-己二醇二丙烯酸酯5份；

潤(rùn)濕劑5份；

光引發(fā)劑1847份；

丁醇15份；

丙二醇丁醚5份；

流平劑5份；

去離子水150份。

將水性陽(yáng)離子型聚氨酯丙烯酸酯聚酯樹(shù)脂和中和劑混合均勻，調(diào)ph值至6.0～7.5左右，加入活性單體、潤(rùn)濕劑、光引發(fā)劑，混合在一起攪勻，再加入助溶劑，混溶后，慢慢加入水，攪勻后過(guò)濾。

實(shí)施例7

一種水性陽(yáng)離子型聚氨酯丙烯酸酯真空鍍膜金屬涂料，配方如下：

水性陽(yáng)離子型聚氨酯丙烯酸酯樹(shù)脂a100份；

乙二酸5份；

甲基丙烯酸羥乙酯20份

季戊四醇三丙烯酸酯10份；

潤(rùn)濕劑1份；

光引發(fā)劑295912份；

異丙醇50份

丙二醇甲醚70份；

流平劑1份；

去離子水80份。

將水性陽(yáng)離子型聚氨酯丙烯酸酯聚酯樹(shù)脂和中和劑混合均勻，調(diào)ph值至6.0～7.5左右，加入活性單體、潤(rùn)濕劑、光引發(fā)劑，混合在一起攪勻，再加入助溶劑，混溶后，慢慢加入水，攪勻后過(guò)濾。

實(shí)施例8

一種水性陽(yáng)離子型聚氨酯丙烯酸酯真空鍍膜金屬涂料，配方如下：

水性陽(yáng)離子型聚氨酯丙烯酸酯樹(shù)脂b100份；

乙酸10份；

丙烯酸羥乙酯10份

季戊四醇三丙烯酸酯10份；

潤(rùn)濕劑3份；

光引發(fā)劑117310份；

異丙醇30份；

丙二醇甲醚30份；

流平劑3份；

去離子水100份。

實(shí)施例9

一種水性陽(yáng)離子型聚氨酯丙烯酸酯真空鍍膜金屬涂料，配方如下：

水性陽(yáng)離子型聚氨酯丙烯酸酯樹(shù)脂c100份；

乙酸10份；

丙烯酸羥乙酯10份

季戊四醇三丙烯酸酯10份；

潤(rùn)濕劑3份；

光引發(fā)劑117310份；

異丙醇30份；

丙二醇甲醚30份；

流平劑3份；

去離子水100份。

將水性陽(yáng)離子型聚氨酯丙烯酸酯聚酯樹(shù)脂和中和劑混合均勻，調(diào)ph值至6.0～7.5左右，加入活性單體、潤(rùn)濕劑、光引發(fā)劑，混合在一起攪勻，再加入助溶劑，混溶后，慢慢加入水，攪勻后過(guò)濾。

實(shí)施例10

一種水性陽(yáng)離子型聚氨酯丙烯酸酯真空鍍膜金屬涂料，配方如下：

水性陽(yáng)離子型聚氨酯丙烯酸酯樹(shù)脂a100份；

乙酸10份；

丙烯酸羥乙酯10份

季戊四醇三丙烯酸酯10份；

潤(rùn)濕劑3份；

光引發(fā)劑117310份；

異丙醇30份；

丙二醇甲醚30份；

流平劑3份；

去離子水100份。

將水性陽(yáng)離子型聚氨酯丙烯酸酯聚酯樹(shù)脂和中和劑混合均勻，調(diào)ph值至6.0～7.5左右，加入活性單體、潤(rùn)濕劑、光引發(fā)劑，混合在一起攪勻，再加入助溶劑，混溶后，慢慢加入水，攪勻后過(guò)濾。

對(duì)實(shí)施例5～10所制備的水性陽(yáng)離子型聚氨酯丙烯酸酯真空鍍膜金屬涂料進(jìn)行性能測(cè)試，并將其涂覆于金屬基板上，進(jìn)行uv固化，對(duì)涂層進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)如下：

原漆外觀：目測(cè)；

干燥時(shí)間：gb/t1728-1989；

固化能量：uv能量計(jì)；

上鍍性：目測(cè)，真空鍍膜鍍層不七彩則上鍍性?xún)?yōu)，反之則差；

附著力：gb/t9286-98；

硬度：gb/t6739-2006；

耐鹽霧性：gb/t10125-1997；

耐水性：gb/t1733-1993；

檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1性能測(cè)試

以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡(jiǎn)潔，未對(duì)上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說(shuō)明書(shū)記載的范圍。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)發(fā)明專(zhuān)利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專(zhuān)利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。