[發(fā)明專利]一種紫外光/潮氣雙重固化高耐候有機(jī)硅雜化聚氨酯樹脂的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210090721.7
• 申請日: 2012-03-31
• 公開（公告）號: CN103360940A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姚伯龍;侯志成;褚路軒;倪才華;關(guān)曉
• 申請（專利權(quán)）人: 江南大學(xué)
• 主分類號: C09D175/16
• 分類號: C09D175/16;C08G18/10;C08G18/61;C08G18/81
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技術(shù)領(lǐng)域

一種紫外光/潮氣雙重固化高耐候有機(jī)硅雜化聚氨酯樹脂的制備方法，屬于紫外光固化樹脂技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

紫外光固化涂料是20世紀(jì)60年代開發(fā)的一種環(huán)保節(jié)能涂料，因其低VOC排放量、能耗低、室溫固化適用于熱敏感基材；固化速度快、生產(chǎn)效率高；涂層硬度高、光澤高、耐磨性好、耐化學(xué)藥品性優(yōu)良；涂裝設(shè)備體積小、占地少、投資小等眾多優(yōu)點而備受關(guān)注。

其主要組成有：光引發(fā)劑、光敏樹脂(預(yù)聚體)、活性稀釋單體及其他助劑。聚氨酯丙烯酸酯因其柔韌性好等性能而常與其它硬樹脂體系拼合使用，受到業(yè)界的青睞，市場前景廣闊。但與一般的光固化樹脂一樣，聚氨酯丙烯酸酯存在色漆中固化效果不好，以及耐候性能還需進(jìn)一步提高等缺點。另外其涂料價格相對較高；難以涂裝形狀復(fù)雜的基材，被涂物的幾何形狀受限制；體積收縮較大，涂膜內(nèi)應(yīng)力較大，與底板基材附著力相對較低。因此，人們研究開發(fā)了具有不同反應(yīng)機(jī)理的雙重固化體系，利用光固化使體系快速定型或達(dá)到“表干”，再利用其他反應(yīng)使陰影或底層部分固化完全，達(dá)到體系的“實干”。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是設(shè)計出雙重固化、高耐候性的有機(jī)硅雜化聚氨酯樹脂，這種紫外光固化樹脂可以單獨使用，也可以與其它光固化樹脂復(fù)合使用，可應(yīng)用于高附著力、高耐候性、耐溫性要求高的領(lǐng)域。

它的設(shè)計思路是：設(shè)計在一般光固化聚氨酯預(yù)聚物的基礎(chǔ)上，通過有機(jī)硅雜化引入硅組分水解縮聚達(dá)到雙重固化效果；而有機(jī)硅組分的加入，也對該樹脂起到增強耐候性、耐溫性等效果。該樹脂的合成主要包含三個主要步驟(1)通過多異氰酸酯單體與丙烯酸單體反應(yīng)得到異氰酸酯基丙烯酸酯樹脂；(2)多異氰酸酯與聚乙二醇反應(yīng)得到的雙官能團(tuán)產(chǎn)物與有機(jī)硅雜化二元醇反應(yīng)得到有機(jī)硅雜化聚氨酯；(3)由異氰酸酯丙烯酸酯樹脂與有機(jī)硅雜化聚氨酯反應(yīng)得到雙重固化有機(jī)硅雜化聚氨酯樹脂。

本發(fā)明的技術(shù)方案：一種紫外光/潮氣雙重固化高耐候有機(jī)硅雜化聚氨酯樹脂的制備方法，步驟為：

(1)有機(jī)硅雜化二元醇制備反應(yīng)：以γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)、環(huán)氧氯丙烷為原料，反應(yīng)在裝有攪拌器、溫度計的干燥三口燒瓶中進(jìn)行，燒瓶中加入一定量的KH550，然后在室溫下滴加環(huán)氧氯丙烷，摩爾比為1∶2.1左右，控制滴加速度使溫度不致提升過快。滴加完畢后，升溫加熱，保持在55-60℃，反應(yīng)4-6h，將得到產(chǎn)物減壓蒸餾，使過量的環(huán)氧氯丙烷分離出，得到無色透明粘性液體，記為聚合物A，留待用于下一步合成反應(yīng)；

(2)異氰酸酯基丙烯酸樹脂的制備：在裝有攪拌器、溫度計的干燥三口燒瓶中加入一定量的異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)，室溫條件下緩慢滴加一定量甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)(或丙烯酸羥乙酯(HEA))、二月桂酸二正丁錫(DBTL)、N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)的混合液，IPDI與HEMA的摩爾比為1∶1，DBTL及DMAc適量。控制滴加速度使瓶內(nèi)溫度不驟升。滴加完畢后，升高溫度至55-60℃，以二正丁胺法監(jiān)測體系中NCO值的變化，當(dāng)達(dá)到理論值時，反應(yīng)結(jié)束，得到無色透明混合液B，以備后用。

(3)有機(jī)硅雜化聚氨酯的制備：在裝有攪拌器、溫度計的干燥三口燒瓶中加入IPDI，室溫條件下緩慢滴加聚乙二醇(PEG400)、DBTL、DMAc的混合液，IPDI與PEG摩爾比為1∶0.5，DBTL及DMAc適量，控制滴加速度不使瓶內(nèi)溫度驟升。滴加完畢后，升溫至55-60℃，以二正丁胺法檢測體系中NCO值的變化，當(dāng)達(dá)到理論值時，停止反應(yīng)并冷卻至室溫，得到產(chǎn)物C。在C中滴加A，摩爾比為1∶1，滴加完畢后升溫至55-60℃，用同樣方法檢測NCO值至理論值時冷卻至室溫，產(chǎn)物用甲苯洗滌，在真空烘箱中放置1h得無色透明粘性液體D。

(4)紫外光/潮氣雙重固化有機(jī)硅雜化聚氨酯樹脂的制備：在裝有攪拌器和溫度計的干燥三口燒瓶中加入之前得到的混合液B，在室溫下滴加D、適量的DBTL和適量的DMAc混合液，控制滴加速度不使瓶內(nèi)溫度驟然升高。滴加完畢后，升溫至55-60℃，以二正丁胺法檢測體系中NCO值的變化，達(dá)到理論值時，反應(yīng)結(jié)束，將產(chǎn)品用甲苯洗滌，真空烘箱中放置1h得到無色透明粘性液體，即最終產(chǎn)物。

本發(fā)明的有益效果：通過以上反應(yīng)，就可以合成出雙重固化高耐候性光固化的樹脂。這種樹脂有紫外光固化和潮氣固化兩種固化效果復(fù)合，可提高普通光固化固化效果，也可大大提升耐候性，可廣泛應(yīng)用于需快速固化和耐候性、耐溫性要求高的色漆體系。

具體實施方式

實施例1：