[发明专利]一种用于紫外光固化的有机硅烷丙烯酸聚氨酯的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于紫外光固化的有机硅烷丙烯酸聚氨酯的制备方法，属于高分子化学合成技术领域。

背景技术

聚氨酯是由多异氰酸酯和聚醚多元醇或聚醚多元醇或/及小分子多元醇、多元胺或水等扩链剂或交联剂等原料制成的聚合物，其特征是含有单元结构氨基甲酸酯键(-NH-CO-)链中含有交替的软链段和硬链段。通过改变原料种类及组成，可以大幅度地改变产品形态及其性能，得到从柔软到坚硬的最终产品。聚氨酯丙烯酸酯兼具有丙烯酸和聚氨酯两种材料的优点，其反应活性高，固化速率快，具有优异的柔韧性、附着力、耐低温性、耐磨性和抗化学品性能。目前，根据应用要求，利用聚氨酯分子设计原理，从制备到应用出现了大量有关聚氨酯方面的专利。比如，由CN103305098A公开了一种浸渍强化地板上的耐水煮UV高附着力底漆，由CN101704936A公开了一种聚氨酯的制备方法及聚氨酯树脂，由CN10106407A公开了一种聚氨酯树脂组合物及其制备方法，由CN102190789A公开了聚氨酯丙烯酸酯树脂的制备方法，由CN102516921A公开了一种硅烷改性聚氨酯玻璃漆底涂剂，其主体材料硅烷封端的聚氨酯预聚体是由氨基甲基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷或γ-氨丙基三甲氧基硅烷对端异氰酸酯基聚氨酯预聚物进行封端改性而得。但是，聚氨酯涂料在耐水性、光泽等方面还不够完善，尤其是对玻璃的粘结性不强。

玻璃的主要结构是二氧化硅四面体，取向性很强。玻璃属于极性底材，且表面光滑，与一般高分子材料之间亲和力缺乏，普通的高分子树脂基漆料在其表面粘附时，很难形成有效附着。通常采用附着力促进剂 对玻璃表面进行预处理或在树脂中掺混附着力促进剂，以提高玻璃和涂膜之间的界面作用力。刘忠等人(《电镀与涂饰》，2009，28(11))报道了用3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷为附着力促进剂，获得了高附着、耐水煮的丙烯酸环氧树脂漆；中国专利CN103709800A公开了一种对玻璃高附着的UV树脂的制备方法，它通过丙烯酸类单体改性的纳米二氧化硅再与含氟丙烯酸树脂共混。该方法虽有一定效果，但成本太高难以推广使用。由此，具有高附着力，而且能够耐水煮的玻璃漆仍是一个未解决的难题。

发明内容

本发明的目的是，提供一种用于紫外光固化的有机硅烷丙烯酸聚氨酯的制备方法。利用该有机硅烷丙烯酸聚氨酯作为基体树脂，紫外光固化得到了漆膜，与玻璃基板不仅具有很强的附着力，而且耐沸水煮2小时仍不脱落起泡，解决了现有技术的不足。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于紫外光固化的有机硅烷丙烯酸聚氨酯的制备方法，其技术路线如下：

(以IPDI、HEA、KH550为例，HO(RO)_nOH表示为聚醚多元醇)

本发明的一种用于紫外光固化的有机硅烷丙烯酸聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照二异氰酸酯和聚醚二元醇的摩尔比1∶1.03，以二月桂酸二 丁基锡为催化剂，于40℃～45℃、搅拌下，在聚醚二元醇中缓慢滴加二异氰酸酯，滴加完毕以后，继续搅拌反应，取样用二正丁胺-甲苯溶液滴定至体系NCO值质量百分含量达到10.5％～11.5％时结束反应；

(2)按照二异氰酸酯和丙烯酸羟基酯的摩尔比1∶1.02，于70℃～75℃、搅拌下，在步骤(1)的反应液中，滴加含有适量阻聚剂的丙烯酸羟基酯，滴加完毕以后，继续搅拌反应，取样用二正丁胺-甲苯溶液滴定至体系NCO值质量百分含量达到2.5％～3.7％时结束反应；

(3)按照二异氰酸酯和硅烷偶联剂的摩尔比1∶1.01，于70℃～75℃、搅拌下，在步骤(2)的反应液中，滴加硅烷偶联剂，滴加完毕以后，继续搅拌反应，取样用二正丁胺-甲苯溶液滴定至体系NCO值质量百分含量几乎为0时结束反应；

(4)在步骤(3)反应液中，添加适量的丙烯酸羟基酯，搅拌下冷却出料，得到有机硅烷丙烯酸聚氨酯，并作为紫外光固化的基体树脂。

所述的二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、或甲苯二异氰酸酯(TDI)；

所述的丙烯酸羟基酯为丙烯酸羟乙酯(HEA)、或甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)；

所述的聚醚二元醇为分子量400～1000的丙二醇聚醚(PPG)中的一种或两种混合物；

所述的硅烷偶联剂为含氨基的硅氧烷，优选的牌号为：KH550、或KH551、或KH602、或KH792；

所述的催化剂用量是二异氰酸酯和丙烯酸羟基酯总质量的0.01％～0.03％；