[发明专利]一种紫外光固化含硅有机-无机杂化树脂及其制备方法

说明书

本发明属于光固化高分子复合材料技术领域，公开了一种紫外光固化含硅有机‑无机杂化树脂及其制备方法。所述方法：1)在保护性氛围中，以有机溶剂为反应介质，蓖麻油与二异氰酸酯在催化剂的作用下反应，加入丙烯酸羟乙酯，继续反应，获得蓖麻油基聚氨酯丙烯酸酯预聚物；2)将对甲苯磺酸水溶液滴入正硅酸乙酯、硅烷偶联剂和乙醇的混合物中，搅拌反应，调节pH为4～5，室温继续搅拌，得改性硅材料；3)将蓖麻油基聚氨酯丙烯酸酯预聚物、改性硅材料、活性稀释剂和光引发剂混合均匀，获得紫外光固化含硅有机‑无机杂化树脂。本发明选用蓖麻油，绿色环保可再生；本发明的紫外光固化含硅有机‑无机杂化树脂具有良好的综合性能和高透光率。

技术领域

本发明涉及光固化高分子复合材料技术领域，具体涉及一种紫外光固化含硅有机-无机杂化树脂及其制备方法。

背景技术

目前，随着人们对环保意识的加强，绿色可再生能源替代传统的石油基原料以生产聚氨酯丙烯酸酯(PUA)受越来越多研究者的青睐。在现有绿色可再生能源中，植物油由于价廉、量多、可降解，且植物油分子中的酯基、双键、酯基旁的碳原子和烯丙位碳原子具有较强的化学反应活性，容易进行化学改性，合成类似石油基单体的结构，更是备受关注。蓖麻油是少数含有羟基结构的植物油之一，可以直接作为合成聚氨酯材料的多元醇原料，简化合成步骤。

以蓖麻油为原料替代石油基多元醇制备得到的光固化聚氨酯丙烯酸酯，其涂层具有良好的柔韧性和透光性，可以作为环保型塑料涂料使用，但是塑料涂层除了需要好的透光性和柔韧性，还需要良好的耐热性、耐磨性和耐化学性，而蓖麻油本身易水解，所以蓖麻油基PUA在塑料涂层的应用方面依然无法与石油基PUA媲美。

本发明以改性的硅材料为桥梁，把无机组分引入到蓖麻油基聚氨酯丙烯酸酯中，采用原位分散聚合法制备了综合性能优异的含硅有机-无机杂化树脂即含硅的蓖麻油基UV固化聚氨酯丙烯酸酯。

发明内容

针对现有的蓖麻油基UV固化聚氨酯丙烯酸酯的硬度、附着力、耐化性以及热性能等较差的缺点，本发明提供了一种紫外光固化含硅有机-无机杂化树脂及其制备方法。本发明的含硅的蓖麻油基UV固化聚氨酯丙烯酸酯即紫外光固化含硅有机-无机杂化树脂综合性能优异，具有高附着力、良好的透光性，硬度高，力学性能和耐化学性能好，可作为环保型塑料涂料使用。

本发明的目的具体通过以下技术方案实现：

一种紫外光固化有机-无机杂化树脂的制备方法，包括以下步骤：

1)在保护性氛围中，以有机溶剂为反应介质，蓖麻油与二异氰酸酯在催化剂的作用下于55～65℃反应4～6h，加入丙烯酸羟乙酯，继续反应3～4h，去除有机溶剂，获得蓖麻油基聚氨酯丙烯酸酯预聚物(COPUA)；

2)将对甲苯磺酸水溶液滴入正硅酸乙酯、硅烷偶联剂和乙醇的混合物中，在30～40℃下搅拌反应5～6h，调节pH为4～5，室温继续搅拌10～14h，获得改性硅材料；

3)将蓖麻油基聚氨酯丙烯酸酯预聚物、改性硅材料、活性稀释剂和光引发剂混合均匀，获得紫外光固化含硅有机-无机杂化树脂。

步骤3)的具体步骤：将蓖麻油基聚氨酯丙烯酸酯预聚物与改性硅材料，混合均匀，然后加入活性稀释剂和光引发剂，继续混匀，获得紫外光固化含硅有机-无机杂化树脂。

步骤1)中所述有机溶剂为丙酮或乙酸乙酯中一种以上；

步骤1)的具体步骤为将蓖麻油与有机溶剂混合，获得混合液；保护性氛围下，在40～46℃条件下，将混合液滴入二异氰酸酯和催化剂的混合物中，滴加完后，升温至55～65℃反应4～6h，加入丙烯酸羟乙酯，继续反应3～4h，去除有机溶剂，获得蓖麻油基聚氨酯丙烯酸酯预聚物(COPUA)。

步骤1)中所述二异氰酸酯为异氟尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和甲烷二苯基二异氰酸酯中的至少一种。