[发明专利]一种亲水型光固化树脂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于高分子合成技术领域，具体涉及一种亲水型光固化树脂及其制备方法。将二元聚醚胺与聚乙二醇二丙烯酸酯在室温下进行迈克尔加成反应，得到丙烯酸酯基封端的亲水聚合物中间体1，然后与氨基磺酸盐继续进行迈克尔加成反应得到中间体2；另将二异氰酸酯与羟基丙烯酸酯反应形成半封端预聚体；将所述亲水聚合物中间体2与半封端的预聚体反应，得到所述的亲水型光固化树脂。该树脂经自由基光固化反应形成的超亲水涂层，具备优异的附着力和耐磨性，能够耐水擦拭500次以上以及耐盐水浸泡。

技术领域

本发明属于高分子合成技术领域，一种亲水型光固化树脂及其制备方法。

背景技术

超亲水表面与水具有很强的相互作用力，将水滴滴在上面能够在较短时间内完全铺展开，使接触角等于或接近于0°，在自清洁，导流，防污，生物耗材等众多领域均有着十分广阔的应用前景，是当前研究的热点之一。实现超亲水的方法为化学改性法(如等离子体处理)或者表面涂层法，但是这两种制备方法都存在一些问题，化学改性法需要采用昂贵的仪器设备或复杂的工艺流程，易受外界条件(光,热,氧等)的影响，应用领域仍有待于发展。表面涂层法最早依赖于亲水表面活性剂来提供亲水性能，耐用性较差，遇水容易失效，逐渐被亲水树脂替代。按照固化方式不同，有热固化型亲水树脂和UV(紫外线)光固化型亲水树脂。虽然热固化型亲水树脂可以提供良好的耐磨性，但它们需要长固化时间和高能量消耗以便溶剂蒸发，生产效率低。

UV(紫外线)光固化型亲水树脂在紫外光下能够实现瞬间固化，非常适合连续工业化生产，但是亲水基团中往往夹杂着疏水基团，形成的涂层亲水持续性不佳，在频繁水擦和溶剂浸泡下很容易失效。目前耐水擦、耐浸泡的光固化树脂商业化的产品很少，同时具有优异机械性能和持久亲水性能的更是鲜有报道。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，本发明提供一种亲水型光固化树脂，该树脂具有全亲水主链和全疏水侧链，疏水侧链含有脲基和氨基甲酸酯基团，具有优异的机械性能和耐溶剂性能，丙烯酸酯基团可进行光固化反应。为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明首先提供一种亲水型光固化树脂，该树脂具有全亲水主链和全疏水侧链，由二元聚醚胺与聚乙二醇二丙烯酸酯反应生成的聚合物中间体为主链结构单元，二异氰酸酯与羟基丙烯酸酯反应得到的化合物链段为疏水侧链，主链两端的丙烯酸酯基进行氨基磺酸盐封端得到。

本发明其二提供上述亲水型光固化树脂的制备方法，包括以下步骤：

1)二异氰酸酯与羟基丙烯酸酯反应得到端NCO的半封端预聚体，其中二异氰酸酯的异氰酸酯基(-NCO)和丙烯酸酯的羟基(-OH)的摩尔比2:1；

2)二元聚醚胺与聚乙二醇二丙烯酸酯在室温下进行迈克尔加成反应，得到丙烯酸酯基封端的亲水聚合物中间体1，其中二元聚醚胺与聚乙二醇二丙烯酸酯的摩尔比为1:2-4:5；

3)氨基磺酸盐与中间体1中的丙烯酸酯基在室温下进行迈克尔加成反应得到中间体2，其中氨基磺酸盐与中间体1的摩尔比为2:1，氨基磺酸盐事先用去离子水配置成溶液，质量分数为50％-80％；

4)将步骤1中端NCO的半封端预聚体和中间体2按照异氰酸酯基(-NCO)与仲胺(-NH-)摩尔比1:1反应得到亲水型光固化树脂。

优选地，所述二异氰酸酯包括异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、改性二苯基甲烷二异氰酸酯(液化MDI)中的一种或至少两种的组合；

所述羟基丙烯酸酯包括丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、4-羟基丁基丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯中的至少一种。

优选地，所述的二元聚醚胺包括D230、D400、D2000、ED600、ED900和ED2003中的至少一种；