[發明專利]一種剛性環改性的有機硅聚氨酯丙烯酸酯水性低聚物及其制備方法

有效

• 申請號: 201710459186.0
• 申請日: 2017-06-16
• 公開（公告）號: CN107141440B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 孫芳;操越
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C08G18/67
• 分類號: C08G18/67;C08G18/66;C08G18/48;C08G18/61;C08G18/34;C08G18/32
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本發明公開了一種剛性環改性的有機硅聚氨酯丙烯酸酯水性低聚物及其制備方法，包括以下步驟：（1）將含剛性環的（甲基）丙烯酸酯單體、二羥烷基胺和阻聚劑在10~50℃下反應5~30小時，得第一步產物；（2）將改性有機硅油、二（多）元醇、催化劑、親水擴鏈劑、中和劑、二異氰酸酯、第一步產物和有機溶劑加入在40~60℃下反應2～6小時，得第二步產物；（3）將含羥基的丙烯酸酯、第二步產物和阻聚劑在40～60℃下反應至?NCO含量為0。本發明的有益效果：（1）通過在低聚物主鏈上引入剛性環進而改善材料性能，有效解決了配方中添加剛性環小分子單體對嗅覺的刺激。（2）其獨特的剛性環結構可以有效提高固化膜的硬度和拉伸性能，改善固化膜對基材的附著力。

技術領域

本發明涉及一種剛性環改性的有機硅聚氨酯丙烯酸酯水性低聚物及其制備方法，屬于高分子化學材料技術領域。

背景技術

傳統的溶劑型紫外光固化樹脂在應用中，需要使用大量的活性稀釋劑，且其中含有揮發性有機物，對環境和施工人員健康有一定的損傷，故而水性光聚合技術應運而生。

水性光聚合技術所使用的UV低聚物是在傳統的UV低聚物的主體結構中引入水性基團或水性鏈段，使低聚物具有一定的水溶性。

隨著人們環保意識的提高以及各國對揮發性有機化合物含量的限制，開發低污染環保型的水性UV產品已經成為大家的共識。

水性低聚物是決定UV水性材料主要性能的關鍵組分，設計開發新穎結構和優異性能的水性低聚物具有重要的理論意義和應用價值。

有機硅改性聚氨酯丙烯酸酯水性低聚物具有有機硅材料特殊的低表面能、耐高低溫性（-60-310 ℃）、優異的柔順性、透明性以及耐候性等特點，同時兼具聚氨酯丙烯酸酯突出的耐磨性、耐化學腐蝕、沖擊強度高和可光聚合性能，彌補了兩種材料在單獨使用時的缺點，使得材料綜合性能得以提高。

此外，剛性環結構在增加光固化材料的硬度、光澤度、拉伸性能和提高材料附著力等方面效果顯著。

但光固化體系中剛性環結構的引入多以加入帶有剛性環的丙烯酸酯單體為主，其單體的水溶性極低，且具有一定的嗅覺刺激性，通過溫和反應條件進行化學改性可以將剛性環結構引入樹脂主鏈結構中，有效解決了添加帶有剛性環小分子單體所引起的嗅覺刺激性和帶有剛性環小分子單體的水溶性差的問題。

基于此合成的剛性環改性的有機硅聚氨酯丙烯酸酯具有良好的水溶性和光聚合性能，其獨特的剛性環結構可以有效提高固化膜的硬度和拉伸性能，改善固化膜對基材的附著力。

發明內容

本發明提供一種剛性環改性的有機硅聚氨酯丙烯酸酯水性低聚物及其制備方法，為實現水性低聚物的多功能化，拓寬水性低聚物的應用領域提供新途徑和新方法。

通過在水性低聚物中引入剛性環結構不僅能夠解決由于添加帶有剛性環的丙烯酸酯單體帶來的嗅覺刺激性和水溶性差的問題，而且提高了材料的硬度和拉伸性能，同時降低了材料聚合時產生的體積收縮，改善了材料對基材的附著力。

本發明還提供一種包含該水性低聚物的組合物。

具體而言，本發明包括：

1. 一種剛性環改性的有機硅聚氨酯丙烯酸酯水性低聚物的制備方法，具體包括下述步驟：

（1）將含剛性環的（甲基）丙烯酸酯單體、二羥烷基胺和阻聚劑在10～50℃，磁力攪拌下反應5～30小時，得到產物1；其中含剛性環的（甲基）丙烯酸酯單體的雙鍵與二羥烷基胺的摩爾比例為1：（1～1.2），阻聚劑用量為所述含剛性環的（甲基）丙烯酸酯單體和二羥烷基胺總質量的50～500ppm；

（2）將產物1用溶液1洗滌分液多次，以除去未反應的二羥烷基胺和阻聚劑，得到產物2；

（3）將產物2用水洗滌多次后，通過減壓蒸餾去除水，得到產物3，即帶有羥基的小分子剛性擴鏈劑；