[发明专利]一种形成双重可固化聚合物组合物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于形成双重可固化聚合物及由其制备的组合物的方法。

背景技术

对于许多行业如汽车和海洋产业，由于在防护涂料和粘合剂中的适用性，聚氨基甲酸酯分散体(PUD)已成为很多研究的主题。尤其是由于其独特的单分散性核结构和形成具有改进的机械性能和耐化学性的涂料的能力，包括树枝状聚合物的聚氨基甲酸酯分散体已得到关注。

在许多国家日益严格的环保法规已导致推动呈现很少或者没有VOC(“挥发性有机化合物”)排放的可辐射固化PUD的使用。辐射固化的其他优势包括快速固化时间和低能量的需求。因此，水性可辐射固化聚合物组合物及其制备方法已经在目前工艺水平上得到讨论。

在一种用于制备这种涂料的已知方法中，通过与脂肪酸反应，羟基官能树枝状聚合物首先被表面改性以将疏水部分引入到树枝状聚合物的外围表面上。然后通过聚乙二醇(PEG)与酸酐反应制备中间加合反应物。然后中间加合化合物与羟基官能树枝状聚合物反应形成具有亲水的PEG基团和疏水的脂肪酸酯链的两亲性树枝状聚合物。然后两亲性聚合物与丙烯酸的低聚物反应形成水性、可UV固化聚合物组合物。

然而，以上方法制备的可UV固化聚合物组合物被可UV固化组合物的典型缺点所限制。例如，固化过程需要UV辐射的辐照而且仅仅被辐照的部分经历固化。因此，这种聚合物组合物不能在阴暗处固化或辐照不均匀的情况下可能会经历部分固化。

另一种用于制备水性辐射可固化树枝状聚合物的已知方法，包括树枝状聚合物和酸酐反应，将外围羧基基团引入到树枝状聚合物上。然后再通过二异氰酸酯与丙烯酸羟乙酯(“HEA”)反应制备中间化合物。之后，羧基改性的树枝状聚合物与中间化合物反应形成有-COOH官能度和丙烯酸酯官能度的树枝状聚合物产品。任选地，可将氨基添加到树枝状聚合物中使-COOH基团电离成盐的形式以增加水溶性。

同样地，通过上述方法制备的聚合物组合物也有在无辐射源的情况下无法固化的缺点，以及也可能在辐射源弱或应用到组合物上不均匀的情况下经历部分固化。

因此，需要提供一种克服或至少改良上述技术缺点的制备可辐射固化聚合物组合物的方法。

发明内容

在第一个方面中，本发明提供一种制备双重可固化聚合物的方法，该方法包括以下步骤：(a)树枝状聚合物的外围活性基团与具有两个或两个以上可湿固化官能团的交联剂化合物反应形成端基为所述可湿固化官能团的官能化树枝状聚合物；和(b)所述官能化树枝状聚合物和丙烯酸酯化合物反应形成具有丙烯酸酯官能团和至少一个外围可湿固化官能团的混合的取代的树枝状聚合物。

有利地，所公开的方法能够合成双重可固化(可湿固化和可UV固化)的聚合物组合物，该聚合物组合物包括由至少一种类型的可UV固化官能团如丙烯酸酯和至少一种类型的可湿固化官能团如异氰酸酯官能化的球状、单分散树枝状核结构。有利地，至少这两种类型官能团的存在导致“双重可固化”树枝状聚合物组合物的形成，即可湿固化和/或可辐射固化树枝状聚合物组合物的形成。

有利地，根据上述方法制备的双重固化树枝状聚合物组合物将包括UV固化的所有技术优势，该优势包括但不限于，

快速固化(在数秒内)；

由于固化的简易和速度，这种涂料有高收率/产量；

小的固化单元；

低能量要求；和

可以配制成一锅(“1K”)组合物(没有贮存时间的顾虑，这与两锅(2K)系统中组合物混合后必须迅速使用相反)。

有利地，双重固化树枝状聚合物组合物可以进一步表现出改进的机械性能(如高表面硬度)和耐化学性(如耐碱性、耐醇性)。

仍有利地，通过上述方法制备的双重固化树枝状聚合物组合物还克服了UV固化的局限性。特别地，可湿固化基团可以与环境中自然产生的湿气或任选地与其它添加剂反应物(如多元醇)反应，以使在室温甚至无辐射源的情况下固化。此外，公开的双重固化聚合物对于三维基材上固化涂料的形成尤其有用，这是因为由其3D形态所导致的不对称暴露于UV辐射中，3D基材典型地经历不均匀UV固化。具有双重可固化的涂料克服了这个问题。

因此，所公开的方法是灵活的，在这个意义上来说树枝状聚合物组合物可以在阴暗处或者在UV源辐照下或者两者兼具的情况下固化。此外，所公开的方法提供了灵活性，对交联剂化合物进行选择性地选取以将亲水性或疏水性赋予到树枝状聚合物组合物上。因此，该方法可以用来制备水性双重固化树枝状组合物或溶剂型双重固化树枝状聚合物。