[发明专利]一种高透明抗紫外光固化聚氨酯-氧化锌纳米复合树脂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高透明抗紫外光固化聚氨酯-氧化锌纳米复合树脂的制备方法，特别涉及一种在NCO封端的聚氨酯预聚体封端过程中引入一种光敏性双亲聚氨酯稳定的纳米氧化锌而制备的高透明、抗紫外复合树脂的制备方法。属于化学合成技术领域。

背景技术

纳米氧化锌是常见的无机金属氧化物，具有化学惰性、热稳定性好、吸收紫外线能力强、荧光性等优点，在聚合物中引入纳米氧化锌可赋予聚合物树脂较好的抗紫外性、抗菌性、耐油污、耐腐蚀性、力学性能、耐久性等。但是由于纳米氧化锌在聚合物涂层中易团聚、相容性差且易使与其表面接触聚合物光降解，因而限制了纳米氧化锌的广泛应用。研究表明纳米氧化锌复合体系性能的提高主要取决于纳米氧化锌在聚合物中均匀分散程度及其与聚合物有机相之间界面作用的强弱。纳米氧化锌粒子分散在树脂中有两种方法，一种是简单的物理共混法，通过机械搅拌将纳米氧化锌分散在基体树脂中；另一种是化学原位法，将纳米氧化锌或改性好的纳米氧化锌均匀分散在单体中，然后再引发单体聚合形成复合材料。纳米氧化锌表面改性一般采用有机小分子(硅烷偶联剂、有机小分子表面活性剂等)和聚合物(乙烯基聚合物、无规丙烯酸酯聚合物、超支化聚合物、嵌段共聚物等)改性，上述一般都是共聚物对纳米氧化锌表面改性，缩合聚合物对纳米氧化锌表面改性研究的较少。本发明尝试用一种光敏双亲性聚氨酯来稳定纳米氧化锌，并使其分散在羟基丙烯酸酯单体中，在光固化聚氨酯合成封端过程中通过原位法引入纳米氧化锌，以期纳米氧化锌能在复合树脂中有较好的分散性和相容性，制备的光固化聚氨酯-氧化锌纳米复合树脂有较好的抗紫外性能。

发明内容

本发明目的是提供一种高透明抗紫外光固化聚氨酯-氧化锌纳米复合树脂。选用光敏性双亲聚氨酯稳定的纳米氧化锌，使纳米氧化锌在所得到的分散体及制备的涂层中具有很好的分散性，从而显著提高聚氨酯树脂的抗紫外性能。

本发明的技术方案：

1、一种高透明抗紫外光固化聚氨酯-氧化锌纳米复合树脂的制备方法，组成配比为：

低聚物多元醇                      50 wt%-65wt%，

二异氰酸酯化合物                  20 wt%-30wt%，

催化剂                            0.01wt%-0.05wt%，

含羟基的不饱和双键丙烯酸酯        5 wt%-15wt%，

光敏性双亲聚氨酯改性的纳米氧化锌  0.01 wt%-5wt%，

酚类阻聚剂                        0.1wt%-0.5wt%；

制备方法：按配比在二异氰酸酯化合物中滴加低聚物多元醇和催化剂，滴加完毕后在45±5℃反应1-2h；然后逐渐升温至70℃，滴加含羟基的不饱和双键丙烯酸酯和酚类阻聚剂，并且在封端过程中引入光敏性双亲聚氨酯改性的纳米氧化锌，在70℃反应2-3h，直到红外光谱检测NCO基团特征峰完全消失，得到聚氨酯-氧化锌纳米复合树脂；

所述的低聚物多元醇选用聚乙二醇、聚丙二醇、聚四氢呋喃二醇、聚己内酯二醇、聚碳酸酯二醇、聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯、聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸丁二醇酯中之一种，其分子量范围为400-6000；

所述的二异氰酸酯化合物选用2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷4,4’-二异氰酸酯、己二撑二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯、2,2,4-三甲基己二异氰酸酯中之一种；

所述的催化剂选用二丁基锡二月桂酸酯、辛酸亚锡中之一种，用量为体系单体总量的0.01wt%-0.05wt%；

所述的含羟基的不饱和双键丙烯酸酯选用丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸羟丁酯、季戊四醇三丙烯酸酯中之一种；

所述的酚类阻聚剂选用对苯二酚、对羟基苯甲醚、2,6-二叔丁基对甲酚、间苯二酚中之一种，用量为体系单体总量的0.1wt%-0.5wt%。

光敏性双亲聚氨酯改性的纳米氧化锌的制备方法如下：

（1）采用反向乳液法分别制备氧化锌先驱盐反向乳液及碱源的反向乳液；

（2）分别超声乳化，继而混合再次乳化生成以光敏双亲性聚氨酯为表面修饰的纳米氧化锌颗粒；

（3）减压蒸发甲苯等有机溶剂、真空干燥，分离提纯；

（4）重新分散于油相中，冷凝回流；