[發(fā)明專利]帶感光基團(tuán)納米碳酸鈣改性水性聚氨酯丙烯酸酯及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110029105.X
• 申請日: 2021-01-11
• 公開（公告）號: CN112851902B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 賀建蕓;吳國棟;苑會林;曹俊偉;馬旭;林純丞;陳慧;楊衛(wèi)民;申增強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 北京化工大學(xué)
• 主分類號: C08G18/67
• 分類號: C08G18/67;C08G18/48;C08G18/44;C08G18/42;C08G18/10;C08K9/06;C08K9/04;C08K3/26;C09D175/14
• 代理公司: 北京巨弘知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11673
• 代理人: 王輝

本發(fā)明提供了一種帶感光基團(tuán)納米碳酸鈣改性水性聚氨酯丙烯酸酯及其制備方法。所述制備方法包括以下步驟：(1)在設(shè)置有攪拌器、溫度計和回流冷凝管的四口燒瓶中，依次加入二異氰酸酯和催化劑，并在攪拌狀態(tài)下不斷加入無水醇化合物，反應(yīng)得到聚氨酯預(yù)聚體；(2)向聚氨酯預(yù)聚體中依次加入2,2?二羥甲基丙酸和帶感光基團(tuán)納米碳酸鈣，反應(yīng)得到水性聚氨酯預(yù)聚物；(3)向水性聚氨酯預(yù)聚體中加入含羥基和不飽和雙鍵的丙烯酸酯化合物和酚類阻聚劑，反應(yīng)得到水性聚氨酯丙烯酸酯預(yù)聚物；(4)在水性聚氨酯丙烯酸酯預(yù)聚物中加入三乙胺進(jìn)行中和成鹽反應(yīng)，并繼續(xù)加入去離子水進(jìn)行乳化，得到帶感光基團(tuán)納米碳酸鈣改性水性聚氨酯丙烯酸酯。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及環(huán)境友好型光固化樹脂領(lǐng)域，更具體地，涉及一種帶感光基團(tuán)納米碳酸鈣改性水性聚氨酯丙烯酸酯及其制備方法。

背景技術(shù)

聚氨酯丙烯酸酯紫外光固化后，具有聚氨酯的較高耐磨性、較高強(qiáng)韌性和優(yōu)良的耐低溫性能以及聚丙烯酸酯卓越的光學(xué)性能和耐候性，是一種綜合性能優(yōu)良的輻射固化材料。為進(jìn)一步提高該光固化樹脂的綜合性能，如力學(xué)性能和耐磨、耐劃傷性能，而進(jìn)行有機(jī)無機(jī)納米雜化。進(jìn)行有機(jī)無機(jī)納米雜化，目前通常的做法是：采用物理摻雜法，即把經(jīng)過表面處理的無機(jī)納米粉體直接加入到聚氨酯丙烯酸酯中，但是納米粒子依然存在團(tuán)聚現(xiàn)象，難以達(dá)到納米級分散的問題。另外，雖然填料表面接枝有機(jī)物，與聚氨酯丙烯酸酯的相容性改善，但并不參與光固化反應(yīng)，一定程度上降低了聚氨酯丙烯酸酯的交聯(lián)密度，沒有充分利用填料的增強(qiáng)作用，影響其使用性能。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于背景技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種帶感光基團(tuán)納米碳酸鈣改性水性聚氨酯丙烯酸酯的制備方法，得到一種改性的水性聚氨酯丙烯酸酯，具有光固化反應(yīng)速度快，交聯(lián)密度高，高硬度，高耐磨，高耐劃傷，抗鋼絲絨擦傷以及高的強(qiáng)韌性，適合應(yīng)用于高性能要求的高端應(yīng)用場合領(lǐng)域。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種帶感光基團(tuán)納米碳酸鈣改性水性聚氨酯丙烯酸酯的制備方法，包括步驟：(1)在常溫常壓下，在設(shè)置有攪拌器、溫度計和回流冷凝管的四口燒瓶中，按摩爾比依次加入N+1份二異氰酸酯和0.01份催化劑，并在攪拌狀態(tài)下不斷加入N份無水醇化合物，在溫度50～90℃的條件下反應(yīng)2.5-4小時，得到聚氨酯預(yù)聚體，N為4-10；

(2)按重量，在保持?jǐn)嚢璧臓顟B(tài)下，向10份聚氨酯預(yù)聚體中依次加入0.3～0.6份的2,2-二羥甲基丙酸和3-5份帶感光基團(tuán)納米碳酸鈣，在溫度80-85℃的條件下反應(yīng)2小時，冷卻至室溫，得到水性聚氨酯預(yù)聚物；

(3)按重量，在流通的惰性氣體保護(hù)和保持?jǐn)嚢锠顟B(tài)下，向步驟(2)所述的水性聚氨酯預(yù)聚體中加入0.8～1.2份含羥基和不飽和雙鍵的丙烯酸酯化合物和0.01-0.1份酚類阻聚劑，在溫度75-80℃的條件下反應(yīng)2小時，冷卻至55-60℃，得到水性聚氨酯丙烯酸酯預(yù)聚物；

(4)在高速攪拌狀態(tài)下，按重量，在步驟(3)所述水性聚氨酯丙烯酸酯預(yù)聚物中加入0.8～1.2份的三乙胺進(jìn)行中和成鹽反應(yīng)，并繼續(xù)加入10-50份去離子水進(jìn)行乳化，得到帶感光基團(tuán)納米碳酸鈣改性水性聚氨酯丙烯酸酯。

進(jìn)一步地，所述無水醇化合物為二元醇或多元醇中的一種或組合。

進(jìn)一步地，所述無水醇化合物為醇化合物在70-110℃，真空度0.1-1MPa條件下干燥1-3小時，冷卻至室溫后得到。

進(jìn)一步地，所述二異氰酸酯為六亞甲基二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、二環(huán)已基甲烷二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、二甲基甲烷二異氰酸酯以及苯二甲基二異氰酸酯中的一種或組合。

進(jìn)一步地，酚類阻聚劑為對苯二酚、甲氧基苯酚和對叔丁基鄰苯二酚中的一種或組合。

進(jìn)一步地，所述含羥基和不飽和雙鍵的丙烯酸酯化合物為甲基丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥丙酯、丙烯酸羥丙酯中的一種或組合。