[發(fā)明專利]一種紫外光固化高強(qiáng)度聚氨酯丙烯酸酯樹(shù)脂及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810060673.4
• 申請(qǐng)日: 2018-01-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108383974A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-08-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 段華軍;董文靜;王鈞;楊小利
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C08G18/75
• 分類號(hào): C08G18/75;C08G18/67;C08G18/42;C08G18/10
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 王守仁

本發(fā)明為一種紫外光固化高強(qiáng)度聚氨酯丙烯酸酯樹(shù)脂及其制備方法。所述樹(shù)脂由聚氨酯丙烯酸酯50～80wt％與活性稀釋劑20～50wt％組成，其中聚氨酯丙烯酸酯組成如下：二異氰酸酯32～50wt％，羥基丙烯酸酯19～29wt％，聚酯多元醇22～49wt％，催化劑0.05～0.3wt％，阻聚劑0.02～0.05wt％。所述方法為：①將二異氰酸酯(?NCO:2mol)、催化劑、阻聚劑與羥基丙烯酸酯(?OH:1mol)混合，于45～65℃反應(yīng)2～5h，得到第一步產(chǎn)物；②加入聚酯多元醇(?OH:1mol)，于65～85℃反應(yīng)1～4h，得到聚氨酯丙烯酸酯(PUA)；③加入活性稀釋劑，得到PUA樹(shù)脂。本發(fā)明采用芳香族聚酯多元醇來(lái)提高PUA樹(shù)脂的雙鍵數(shù)目和結(jié)構(gòu)剛性，使其能夠快速固化且具有高強(qiáng)度和高模量；該樹(shù)脂既能紫外光固化又可熱固化，在復(fù)合材料樹(shù)脂基體、涂料、粘接劑及結(jié)構(gòu)膠等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及材料領(lǐng)域，特別是涉及一種可以紫外光固化并且同時(shí)具有高強(qiáng)度和高模量的聚氨酯丙烯酸酯樹(shù)脂及其制備方法。

背景技術(shù)

樹(shù)脂基復(fù)合材料由于具有諸多優(yōu)點(diǎn)，正逐步被廣泛應(yīng)用。目前，復(fù)合材料制備工藝已有很多，但其固化方式比較單一，常見(jiàn)的熱固化法，生產(chǎn)效率較低且能耗較大。紫外光(UV)固化技術(shù)具有高效、節(jié)能、環(huán)保等特點(diǎn)，正逐漸受到重視和應(yīng)用。

劉丹丹(見(jiàn)劉丹丹,王欣,劉甜,等.快速成型光固化樹(shù)脂的制備[J].工程塑料應(yīng)用,2014,42(4):23-26.)等制備了不同光固化樹(shù)脂的預(yù)聚物，其中E-51合成的環(huán)氧丙烯酸酯的拉伸和彎曲性能、硬度綜合性能最佳，拉伸強(qiáng)度24MPa、彎曲強(qiáng)度43MPa、邵氏硬度93。Jui-Hsun Lu(見(jiàn)Lu J H,Youngblood J P.Adhesive bonding of carbon fiberreinforced composite using UV-curing epoxy resin[J].Composites Part BEngineering,2015,82:221-225.)等以光固化樹(shù)脂為基體，根據(jù)最佳固化條件對(duì)碳纖維復(fù)合材料進(jìn)行搭接修補(bǔ)，由于修補(bǔ)片尺寸較大、樹(shù)脂活性不夠、紫外光照射不均勻等原因，修補(bǔ)后試樣強(qiáng)度提高不顯著。

聚氨酯丙烯酸酯的分子可設(shè)計(jì)性強(qiáng)，通過(guò)對(duì)聚氨酯丙烯酸酯進(jìn)行分子設(shè)計(jì)，調(diào)整分子鏈中剛性鏈段和柔性鏈段的比例、分子量及結(jié)構(gòu)和封端劑的種類等，可以制備出不同性能的材料。徐朝華(徐朝華,陳嬋,孫寧,等.雙鍵可控紫外光固化超支化聚氨酯丙烯酸酯的制備與表征[J].高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報(bào),2016,37(6):1224-1228.)等以甘油為核，二乙醇胺和異佛爾酮二異氰酸酯和丙烯酸羥乙酯等為原料制備了末端帶有雙鍵的超支化聚氨酯丙烯酸酯，研究了光固化速率和其涂膜的熱穩(wěn)定性，未對(duì)樹(shù)脂的力學(xué)性能做進(jìn)一步探討。

目前，研究者們針對(duì)紫外光固化樹(shù)脂體系、使用過(guò)程、固化工藝等問(wèn)題展開(kāi)了研究，取得了一定進(jìn)展，但仍然存在較多問(wèn)題，主要表現(xiàn)為：紫外光穿透能力及樹(shù)脂光固化活性有限，難以實(shí)現(xiàn)大厚度材料的均勻固化；紫外光固化樹(shù)脂反應(yīng)速度快，放熱量大，易導(dǎo)致產(chǎn)品翹曲變形甚至開(kāi)裂；而且普通紫外光固化丙烯酸酯樹(shù)脂的強(qiáng)度和模量較低、脆性較大等。這些問(wèn)題嚴(yán)重限制了紫外光固化技術(shù)與聚氨酯丙烯酸酯樹(shù)脂在復(fù)合材料中的廣泛應(yīng)用，因此需要進(jìn)一步改進(jìn)聚氨酯丙烯酸酯樹(shù)脂的合成配方與固化工藝，以解決上述問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：針對(duì)目前紫外光固化樹(shù)脂存在光固化制品厚度有限、光固化厚制件產(chǎn)品易翹曲開(kāi)裂、光固化制品強(qiáng)度低脆性大等問(wèn)題，提供一種紫外光固化高強(qiáng)度聚氨酯丙烯酸酯(PUA)樹(shù)脂及其制備方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供的紫外光固化高強(qiáng)度聚氨酯丙烯酸酯樹(shù)脂，由聚氨酯丙烯酸酯50～80wt％與活性稀釋劑20～50wt％組成，其中聚氨酯丙烯酸酯組成如下：二異氰酸酯32～50wt％，羥基丙烯酸酯19～29wt％，聚酯多元醇22～49wt％，催化劑0.05～0.3wt％，阻聚劑0.02～0.05wt％。