[发明专利]紫外光固化的聚氨酯丙烯酸酯光敏树脂及其制法和用途

说明书

本发明公开了一种紫外光固化的聚氨酯丙烯酸酯光敏树脂及其制备方法和用途，该光敏树脂在合成方法上是将腰果酚改性制备出腰果酚醚化二元醇，再与二异氰酸酯反应，使用腰果酚封端，制备出聚氨酯，之后将聚氨酯分子中不饱和双键基团环氧化，然后将环氧基团与(甲基)丙烯酸反应得到紫外光固化聚氨酯丙烯酸光敏树脂，合成方法新颖，操作简单易控，产物粘度可调，活性基团含量高。本发明的紫外光固化聚氨酯丙烯酸酯光敏树脂中引入腰果酚基团，提高了此光敏树脂的疏水性能与耐化学试剂性能，并且改善了固化后固结体的柔韧性，其光敏树脂可应用于紫外光固化涂料、油墨、胶黏剂等领域。

技术领域

本发明属于光固化聚合物领域，具体涉及一种紫外光固化的聚氨酯丙烯酸酯光敏树脂及其制备方法和用途。

背景技术

紫外光固化(UV固化)具有固化速度快、环境友好、节约能源、费用低、可涂装于各种基材等优势，在胶黏剂、油墨、涂料等诸多领域有较为广泛的应用。

紫外光固化体系的主体组分为含有活性基团的光敏树脂，对UV固化后固结体的物化性能起到重要作用。聚氨酯丙烯酸酯是目前产品牌号最多的一类重要的光敏树脂，是通过多异氰酸酯和长链二元醇合成的低聚物，广泛应用于光固化涂料、油墨等领域中，其用量仅次于环氧丙烯酸酯。

然而传统的聚氨酯丙烯酸酯易发生老化，耐黄变性能、抗化学腐蚀性能差，不利于户外应用；另外存在粘度较大，固化速率慢、以及力学性能不良等缺点，也限制了其应用。因此，亟需研发一种固化速率快、力学性能优异、耐老化和耐黄变性能好的聚氨酯丙烯酸酯光敏树脂。

中国专利申请CN105399913A公开了一种紫外光固化聚氨酯丙烯酸酯以及制备方法，其中使用金刚烷二醇、二异氰酸酯、二元醇、羟基丙烯酸酯、三乙胺等原料合成出的聚氨酯丙烯酸酯，具有较好的热氧稳定性、较好的化学稳定性和较好的光学稳定性的紫外光固化聚氨酯丙烯酸酯，但该专利对合成的聚氨酯丙烯酸酯的柔韧性能以及产物交联密度未做考察。

腰果酚是一种取材广泛、价格低廉、绿色环保的天然生物质材料，其分子中含有长不饱和脂肪链以及酚羟基，腰果酚在涂料、胶黏剂、高分子添加剂等诸多领域有所应用。但使用腰果酚制备紫外光固化聚氨酯丙烯酸酯预聚体在国内外却鲜有报道。

发明内容

为了克服现有的聚氨酯丙烯酸酯存在的易老化、耐黄变和抗化学腐蚀性能差、固化速率慢，以及力学性能不良等缺陷，本发明的首要目的在于提供一种紫外光固化的聚氨酯丙烯酸酯光敏树脂的制备方法。

本发明的另一目的在于提供由上述方法制得的紫外光固化聚氨酯丙烯酸酯光敏树脂，该树脂具有较高的光固化效率，耐黄变性能好，较优异的柔韧性以及良好的耐化学试剂和疏水性能。

本发明的再一目的在于提供上述的紫外光固化聚氨酯丙烯酸酯光敏树脂的用途。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种紫外光固化的聚氨酯丙烯酸酯光敏树脂的制备方法，包括以下步骤：

S1.将腰果酚、3-氯-1,2-丙二醇与无水溶剂混合，温度维持在65～75℃，滴加强碱溶液，滴加完毕反应15～20h，冷却、蒸馏水洗涤、过滤，在60～70℃减压蒸馏，得到腰果酚醚化二元醇(I)；

S2.反应器中通入氮气，温度维持在0～10℃，加入二异氰酸酯和催化剂的混合物，滴加溶于二甲基甲酰胺(DMF)的腰果酚醚化二元醇(I)，滴加完毕，升温至20～30℃继续反应3～5h，再滴加腰果酚，滴加完毕，反应4～6h，得到腰果酚改性聚氨酯预聚体的聚氨酯(II)；

S3.将有机溶剂、冰醋酸、离子交换树脂加入到聚氨酯(II)中，混合均匀，将温度维持在60～70℃，滴加质量分数30％的双氧水溶液，滴加完毕后，反应4～6h，冷却、过滤掉离子交换树脂1，用饱和碳酸盐溶液洗涤至中性，再用蒸馏水洗涤3次，取有机相在55～65℃减压蒸馏，得到含环氧支链的改性聚氨酯预聚体的聚氨酯(III)；