[發明專利]一種高耐磨光固化芳醚基環氧丙烯酸酯/納米二氧化硅復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201710154232.6
• 申請日: 2017-03-15
• 公開（公告）號: CN106928659A
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 喻桂朋;余文廣;潘春躍
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C08L63/10
• 分類號: C08L63/10;C08K9/06;C08K3/36;C08G18/58;C08G59/14;C08G59/17;C08G59/06;C09D163/10;C09D7/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于無機/有機高分子復合材料領域，具體涉及到一種高耐磨光固化芳醚基環氧丙烯酸酯/納米二氧化硅復合材料及其制備方法。

背景技術

隨著社會的發展以及電子電器等高端市場需求的提升，現有環氧丙烯酸光固化樹脂表現出的硬度偏低、表面容易被刮擦、耐磨損性差、易吸水和耐溶劑性能差等缺點日益凸顯，為此，亟需研發出一系列耐高溫耐磨等高性能光固化樹脂，以滿足高端市場需求。由于納米材料具有較為特殊的性能，在涂料中加入無機納米粒子后可大幅度提高涂層的耐磨性，還可顯著提高材料的耐熱性、抗氧化性等性能，其應用前景十分廣闊。但是納米粒子在涂料中存在容易出現團聚，不易分散，難以穩定等問題，因此通過有機-無機雜化方式來提高納米粒子與樹脂的相容性，同時提高涂料的耐熱耐磨性能，頗具吸引力。李宏濤等[紫外光固化涂料耐磨性的研究。河北化工，2005,4,42]通過向聚氨酯丙烯酸酯中添加納米二氧化硅提高涂料的耐磨性，當二氧化硅含量增加到10％以后，二氧化硅顆粒開始團聚，導致涂料的耐磨性減弱。FrankBauera等[Trialkoxysilane graftingontonanoparticles for the preparation of clear coat polyacrylate systems with excellent scratch performance.Progress in Organic Coatings,2003,47,147]通過納米二氧化硅與含硅甲氧基丙烯酸酯單體反應制備改性二氧化硅納米粒子，與常規聚氨酯型丙烯酸酯低聚物有良好的相容性，其復合涂層當雜化納米二氧化硅質量分數為35％時，涂膜磨損量從68mg降低到20mg。R.D.Toker等[UV-curable nano-silver containing polyurethane based organic–inorganic hybrid coatings.Progress in Organic Coatings,2013,76,1243]使用HEPMPO改性異氰酸酯基硅烷制得有機無機雜化甲氧基硅烷MSTPOU，以聚氨酯丙烯酸酯為主低聚物，使用三甲氧基乙烯基硅烷(MPTMS)和制備的有機無機雜化硅烷為偶聯劑制備光固化樹脂，以納米銀粉為耐磨粒子，結果表明加入硅烷偶聯劑可提高涂膜的硬度、耐磨性和耐熱性，加入納米銀粉也可以提高涂膜的硬度和耐磨性。目前，已見于報道的主要為雜化硅烷改性的丙烯酸酯單體，涂料的耐磨性能雖有所改善，但耐熱性能和綜合性能還有待進一步提升。迄今為止，本發明的一種耐磨可光固化芳醚基環氧丙烯酸酯/納米二氧化硅復合材料其結構和制備方法，尚未見公開出版報道。

發明內容

本發明的第一個目的是在于提供一種新型結構、具有優異耐磨性能和良好熱穩定性和化學穩定性的芳醚基環氧丙烯酸酯/納米二氧化硅復合材料。

本發明的第二個目的是在于提供一種可光固化的芳醚基環氧丙烯酸酯/納米二氧化硅復合材料。

本發明的第三個目的是在于提供一種步驟簡單、操作便捷制備芳醚基環氧丙烯酸酯/納米二氧化硅復合材料的方法。

本發明的第四個目的是在于提供所述芳醚基環氧丙烯酸酯/納米二氧化硅復合材料在耐磨涂層方面的應用，涂層硬度大、耐磨損性優，可重復使用，具有廣泛應用前景。

本發明提供了一種高耐磨光固化芳醚基環氧丙烯酸酯/納米二氧化硅復合材料，包含具有式I結構四官能度芳醚基環氧丙烯酸酯低聚物：

其中，-X-表示結構單元：中任意一種；

其中，為結構單元中一種或幾種；

本發明提供的一種耐磨光固化芳醚基環氧丙烯酸酯/納米二氧化硅復合材料，還包含具有式II結構的巰基改性二氧化硅納米粒子：

其中，-R-為結構單元-CH₂-、-CH₂-CH₂-、-CH₂-CH₂-CH₂-、-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-中的一種；其中,表示二氧化硅納米粒子；

本發明提供的一種耐磨光固化芳醚基環氧丙烯酸酯/納米二氧化硅復合材料，所述的納米二氧化硅粒子尺寸為10～200納米。

本發明還提供了一種耐磨光固化芳醚基環氧丙烯酸酯/納米二氧化硅復合材料的制備方法，具體是；