[发明专利]双重交联型桐油基UV固化聚氨酯丙烯酸酯及其制备方法和应用

说明书

本发明属于UV固化高分子材料技术领域，公开了一种双重交联型桐油基UV固化聚氨酯丙烯酸酯及其制备方法和应用。本发明方法包括以下步骤：将桐油加热后加入甲醇的碱性溶液，搅拌回流反应，加酸中和，静置分层，分离得到上层液桐酸甲酯；将桐酸甲酯加入预热的二乙醇胺和碱的混合溶液中，保温反应，得到桐油基二元醇；向预热的桐油基二元醇中加入二异氰酸酯，保温反应A2～4h；降温，加入丙烯酸羟基酯和阻聚剂的混合物，反应B 2～3h，得到双重交联型桐油基UV固化聚氨酯丙烯酸酯；其固化成膜后，是一种高交联度的聚合物网络，具有比传统线型结构固化膜更加优异的综合性能，可应用于UV固化涂料、UV固化油墨和3D打印领域中。

技术领域

本发明属于UV固化高分子材料技术领域，特别涉及一种双重交联型桐油基UV固化聚氨酯丙烯酸酯及其制备方法和应用。

背景技术

传统UV固化材料的基体树脂主要包括环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯等光敏性树脂。这几类树脂在制备过程中均用到了丙烯酸酯，其光敏基团来自丙烯酸酯中的双键，是一种单一双键交联型的UV固化预聚物。本发明申请人对桐油的研究发现，无外加光引发剂的桐油在有氧条件下可以部分UV固化成膜；在有氧条件下，桐油在阳离子光引发剂和自由基光引发剂共同作用下也可以固化成膜；将桐油与其他UV固化预聚物混合，同样条件下也可以部分固化成膜；相反，无氧条件下的桐油或者桐油与其他UV固化预聚物的混合物不能UV固化成膜。以上研究结果表明，桐油在有氧和UV辐照下，可以自发引发形成自由基，引发其自身及其他UV固化预聚物的不饱和双键发生光聚合。

因此，本发明将来源于桐油的桐酸甲酯与二乙醇胺反应制备得到二元醇，以此桐油基二元醇制备具有梳形结构的UV固化聚氨酯丙烯酸酯预聚物，则这类预聚物中含有两类双键，一类是来自传统丙烯酸酯中的双键，依靠自由基光引发剂引发聚合，一类为来自桐油中的共轭双键，依靠阳离子光引发剂和自由基光引发剂共同作用固化成膜，则这种预聚物是一种双重交联型UV固化预聚物。双重交联型桐油基UV固化聚氨酯丙烯酸酯预聚物固化成膜后，其高分子网络是一种高交联度的聚合物网络，因此具有比传统线型结构UV固化聚氨酯丙烯酸酯固化膜更加优异的综合性能。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种双重交联型桐油基UV固化聚氨酯丙烯酸酯的制备方法。

本发明另一目的在于提供上述方法制备的双重交联型桐油基UV固化聚氨酯丙烯酸酯。

本发明再一目的在于提供上述双重交联型桐油基UV固化聚氨酯丙烯酸酯在UV固化涂料、UV固化油墨和3D打印领域中的应用。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种双重交联型桐油基UV固化聚氨酯丙烯酸酯的制备方法，包括以下步骤：

(1)桐酸甲酯的制备：将桐油加热后加入甲醇的碱性溶液，搅拌回流反应，加酸中和，静置分层，分离得到上层液桐酸甲酯；

(2)桐油基二元醇的合成：将桐酸甲酯加入预热的二乙醇胺和碱的混合溶液中，保温反应，得到桐油基二元醇；

(3)向预热的桐油基二元醇中加入二异氰酸酯，保温反应A 2～4h；降温，加入丙烯酸羟基酯和阻聚剂的混合物，反应B 2～3h，得到双重交联型桐油基UV固化聚氨酯丙烯酸酯。

步骤(1)中，所述的甲醇与桐油的物质的量之比优选为3:1～10:1，更优选为5:1～8:1。

步骤(1)中，所述碱的质量优选为桐油质量的0.5～3％，更优选为1～2％。所述的碱优选为氢氧化钠或氢氧化钾。

步骤(1)中，所述加热的温度优选为50～80℃。

步骤(1)中，所述反应的时间优选为30～90min。