[发明专利]硅氧烷基光引发聚合丙烯酸酯/二氧化硅纳米材料及制法

权利要求书

1.一种以含有硅氧烷基双官能光引发剂引发聚合的紫外光固化丙烯酸酯/二氧化硅纳米杂化材料的制备方法，包括先采用溶胶凝胶法制备正硅酸四乙酯的预聚物：将按重量比20～60％的正硅酸四乙酯、0.05～0.15％的盐酸和按正硅酸四乙酯的摩尔量1～4倍的水加入到乙醇中，在室温及搅拌速度为200～500rpm的条件下进行水解缩合2～5小时，得到正硅酸四乙酯预聚物；其特征在于：

在巯基羧酸与羟基官能化的光引发剂摩尔比为1.05∶1～1.15∶1且反应物总浓度为0.40～0.9g/mL的溶液中，按反应物重量的0.1～1％加入酯化催化剂1，在惰性气氛、110～130℃的条件下回流12～24小时，获得带有巯基的光引发剂；所述酯化催化剂1是4-二甲氨基吡啶对甲苯磺酸盐、甲基磺酸、对甲苯磺酸、苯磺酸、盐酸或磷酸；

再往含有带巯基的光引发剂与硅烷偶联剂的摩尔比为1∶1、反应物总浓度为1～2g/mL的溶液中，按反应物重量的0.1～1％加入碱性催化剂2，在惰性气氛、室温条件下反应12～36小时，除去溶剂，即得含有硅氧烷基的双官能光引发剂；所述碱性催化剂2是叔胺、碱金属碳酸盐、碱金属碳酸氢盐或醇盐，包括三乙胺、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾或乙醇钠；

然后，再按重量比将50～80％的丙烯酸酯低聚物、10～40％的丙烯酸酯单体和2～10％的含有硅氧烷基团的双官能光引发剂，与2～10％的正硅酸四乙酯预聚物混合，持续搅拌并超声至均一透明，即得可紫外光固化的丙烯酸酯/二氧化硅纳米杂化涂料。

2.如权利要求1所述以含有硅氧烷基双官能光引发剂引发聚合的紫外光固化丙烯酸酯/二氧化硅纳米杂化材料的制备方法，特征在于所述巯基羧酸选自化学结构简式为HS-(CH₂)_n-COOH的长链的一端带巯基另一端带羧酸的化合物，其中n＝1，2，3，5，10或15。

3.如权利要求1所述以含有硅氧烷基双官能光引发剂引发聚合的紫外光固化丙烯酸酯/二氧化硅纳米杂化材料的制备方法，特征在于所述羟基官能化的光引发剂是裂解型自由基紫外光引发剂或夺氢型自由基紫外光引发剂。

4.如权利要求1所述以含有硅氧烷基双官能光引发剂引发聚合的紫外光固化丙烯酸酯/二氧化硅纳米杂化材料的制备方法，特征在于所述羟基官能化的光引发剂是2-羟基-4’-(2-羟乙氧基)-2-甲基-1-苯基丙酮-1、1-羟基-环己基苯酮、α-羟基苯偶姻甲醚、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮-1、2-羟基-2-甲基-1-对异丙基苯基丙酮-1或4-羟基二苯甲酮。

5.如权利要求1所述以含有硅氧烷基双官能光引发剂引发聚合的紫外光固化丙烯酸酯/二氧化硅纳米杂化材料的制备方法，特征在于所述硅烷偶联剂是γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷或γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。

6.如权利要求1所述以含有硅氧烷基双官能光引发剂引发聚合的紫外光固化丙烯酸酯/二氧化硅纳米杂化材料的制备方法，特征在于所述溶剂是甲苯、苯、二甲苯、硝基苯、氯苯、二氯苯、N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、二氯甲烷、三氯甲烷、环己烷、乙醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲基乙基酮、甲基异丁基酮或四氢呋喃。

7.如权利要求1所述以含有硅氧烷基双官能光引发剂引发聚合的紫外光固化丙烯酸酯/二氧化硅纳米杂化材料的制备方法，特征在于所述丙烯酸酯低聚物是聚氨酯丙烯酸酯低聚物、环氧丙烯酸酯低聚物、聚酯丙烯酸酯低聚物或丙烯酸酯低聚物。

8.如权利要求1所述以含有硅氧烷基双官能光引发剂引发聚合的紫外光固化丙烯酸酯/二氧化硅纳米杂化材料的制备方法，特征在于所述丙烯酸酯单体是单官能团丙烯酸酯单体、双官能团丙烯酸酯单体、三官能团丙烯酸酯单体或多官能团丙烯酸酯单体。

9.一种采用权利要求1所述方法制备的可紫外光固化丙烯酸酯/二氧化硅纳米杂化涂料，其特征在于按重量比组成为：50～80％的丙烯酸酯低聚物、10～40％的丙烯酸酯单体、2～10％的含有硅氧烷基团的双官能光引发剂和2～10％的正硅酸四乙酯预聚物。