自清洁水性紫外光固化涂料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及涂料领域，特别涉及一种自清洁水性紫外光固化涂料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]自从20世界90年代自清洁概念被提出来以后，它就成为了科学研究和商品开发中的热点和难点。自清洁材料具有防止灰尘粘附、表面污染物在雨水等外力作用下易于脱落和光降解表面有机污染物等性能，具有节能、环保等优点。各种自清洁材料相继出现，其中，纳米二氧化钛因为光催化能力强、光致超双亲性、光稳定性好、防紫外线以及杀菌防霉等作用而成为自清洁材料研究中的热点。尽管大多数光催化自清洁涂料的研究关注于自清洁玻璃涂层的应用，但是自清洁高分子涂料具有非常重要的工业应用和科研潜力。
【发明内容】
[0003]基于此，有必要提供一种能够制备出性能较好的自清洁水性紫外光固化涂料的方法。
[0004]此外，还提供一种自清洁水性紫外光固化涂料。
[0005]一种自清洁水性紫外光固化涂料的制备方法，包括如下步骤:
[0006]在保护性气体的环境下，按照摩尔比为1: 0.2?0.6将二异氰酸酯与二元醇混合，于80?90°C搅拌反应1?2小时，得到第一反应液；
[0007]在所述第一反应液中加入二羟基羧酸和催化剂，于70?80°C搅拌反应1?2小时，得到第二反应液，其中，所述二羟基羧酸与所述二异氰酸酯的摩尔比为0.1?0.5: 1;
[0008]于50?60°C的条件下，将所述第二反应液和扩链剂混合，进行扩链反应2?3小时，得到第三反应液其中，所述扩链剂与所述二异氰酸酯的摩尔比为0.1?0.3: 1;;
[0009]于50?60°C的条件下，在所述第三反应液中加入烯类封端剂和阻聚剂，反应1小时后，升温至75?85°C，用丙酮调节至合适粘度，继续反应2小时，得到第四反应液，其中，所述烯类封端剂与所述二异氰酸酯的摩尔比为0.1?0.6: 1 ;
[0010]于40?50 °C的条件下，在所述第四反应液中加入三乙胺，反应0.5?1.0小时，得到聚氨酯丙烯酸酯预聚体，其中，所述三乙胺与所述二羟基羧酸的摩尔比为1?1.5: 1;
[0011]在持续搅拌的条件下，将去离子水加入到所述聚氨酯丙烯酸酯预聚体中，继续搅拌乳化分散30?40分钟，经冷却，得到聚氨酯丙烯酸酯分散体，其中，所述聚氨酯丙烯酸酯预聚体与所述去尚子水的质量比为30?50: 40?60 ;
[0012]按照质量份数包括如下组分:所述聚氨酯丙烯酸酯分散体60?90份、填料10?30份、助剂0.5?3份、光引发剂2?6份；及
[0013]将所述聚氨酯丙烯酸酯分散体和所述填料混合，加入所述光引发剂和所述助剂，搅拌分散15?30分钟，得到自清洁水性紫外光固化涂料。
[0014]在其中一个实施例中，所述二异氰酸酯选自二甲苯二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、对苯二亚甲基二异氰酸酯、己二异氰酸酯及异佛尔酮二异氰酸酯中的至少一种。
[0015]在其中一个实施例中，所述二元醇选自聚醚二元醇、聚己内酯二元醇及聚碳酸酯二元醇中的至少一种。
[0016]在其中一个实施例中，所述二元醇的分子量为500g/mol、600g/mol或1000g/mol。
[0017]在其中一个实施例中，所述二羟基羧酸为二羟甲基丙酸及二羟甲基丁酸中的至少一种；所述催化剂为二月桂酸二丁基锡；其中，所述催化剂与所述二羟基羧酸的质量比为0.1 ?1: 2 ?10。
[0018]在其中一个实施例中，所述烯类封端剂选自甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯、季戊四醇三丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丙酯、三羟甲基丙烷二丙烯酸酯中的至少一种；所述阻聚剂为对甲氧基苯酚，其中所述阻聚剂与所述烯类封端剂的质量比为0.1?
0.5: 8 ?60。
[0019]在其中一个实施例中，还包括所述扩链剂的制备步骤:
[0020]将季戊四醇三丙烯酸酯、甲氧基苯酚和丙酮混合，于45°C的条件下，加入异佛尔酮二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡，然后升至40?60°C反应直至异氰酸根离子的含量为8%，得到第一混合液其中；将三羟甲基丙烷的丙酮溶液加入所述第一混合液中，于60?75°C反应直至异氰酸根离子消失，得到含双键的二元醇单体，其中，所述季戊四醇三丙烯酸酯、所述异佛尔酮二异氰酸酯和所述三羟甲基丙烷的摩尔比为1: 1: 1。
[0021]在其中一个实施例中，还包括所述填料的制备步骤:将纳米二氧化钛粉体与去离子水混合，在搅拌条件下加入硅烷偶联剂、润湿剂和分散剂，接着继续搅拌分散2?3小时，得到所述填料；其中，所述纳米二氧化钛、所述去离子水、所述硅烷偶联剂、所述润湿剂和所述分散剂的质量比为(1?30): (65?99): (0.5?3): (0.1?1): (0.5?2)。
[0022]在其中一个实施例中，所述纳米二氧化钛的粒径为5?50nm。
[0023]一种由上述自清洁水性紫外光固化涂料的制备方法制备得到的自清洁水性紫外光固化涂料。
[0024]上述自清洁水性紫外光固化涂料的制备方法操作简单，易于工业化生产。上述自清洁水性紫外光固化涂料采用以二异氰酸酯、二元醇、二羟基羧酸、扩链剂、羟基丙烯酸酯和三乙胺为主要原料制备了聚氨酯丙烯酸酯预聚体，通过含双键二元醇在分子主链侧基引入UV固化基团，制备了得到自清洁水性紫外光固化涂料。
【附图说明】
[0025]图1为一实施方式的自清洁水性紫外光固化涂料的制备方法的流程图。
【具体实施方式】
[0026]下面主要结合附图及具体实施例对自清洁水性紫外光固化涂料及其制备方法作进一步详细的说明。
[0027]如图1所示，一实施方式的自清洁水性紫外光固化涂料的制备方法，包括如下步骤:
[0028]步骤S110:在保护性气体的环境下，按照摩尔比为1: 0.2?0.6将二异氰酸酯与二元醇混合，于80?90°C搅拌反应1?2小时，得到第一反应液。
[0029]其中，保护性气体可以为氮气或惰性气体。
[0030]其中，二异氰酸酯选自二甲苯二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、对苯二亚甲基二异氰酸酯、己二异氰酸酯及异佛尔酮二异氰酸酯中的至少一种。[0031 ] 其中，二元醇选自聚醚二元醇、聚己内酯二元醇及聚碳酸酯二元醇中的至少一种。且二元醇的分子量为 500g/mol、600g/mol 或 1000g/mol。
[0032]步骤S120:在第一反应液中加入二羟基羧酸和催化剂，于70?80 °C搅拌反应1?2小时，得到第二反应液。
[0033]其中，二羟基羧酸与二异氰酸酯的摩尔比为0.1?0.5: 1。
[0034]其中，二羟基羧酸为二羟甲基丙酸及二羟甲基丁酸中的至少一种。
[0035]其中，催化剂为二月桂酸二丁基锡。其中，催化剂与二羟基羧酸的质量比为0.1?1: 2 ?10。
[0036]步骤S130:于50?60°C的条件下，将第二反应液和扩链剂混合，进行扩链反应2?3小时，得到第三反应液。
[0037]其中，扩链剂为含双键的二元醇单体。
[0038]具体的，扩链剂可通过如下制备步骤制备得到:将季戊四醇三丙烯酸酯、甲氧基苯酚和丙酮混合，于45°c的条件下，加入异佛尔酮二异氰酸酯(iroi)和二月桂酸二丁基锡(DBTAL)，然后升至40?60°C反应直至异氰酸根离子的含量为8%，得到第一混合液其中；将三羟甲基丙烷(TMP)的丙酮溶液加入第一混合液中，于60?75°C反应直至异氰酸根离子消失，得到含双键的二元醇单体。其中，季戊四醇三丙烯酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和三羟甲基丙烷的摩尔比为1: 1: 1。
[0039]其中，甲氧基苯酚的质量与季戊四醇三丙烯酸酯的质量比为0.5: 100。
[0040]其中，二月桂酸二丁基锡与异佛尔酮二异氰酸酯的质量比为0.08: 100
[0041]其中，扩链剂与二异氰酸酯的摩尔比为0.1?0.3: 1。
[0042]步骤S140:于50?60°C的条件下，在第三反应液中加入烯类封端剂和阻聚剂，反应1小时后，升温至75?85°C，用丙酮调节粘度至合适