[发明专利]一种刚性环改性的有机硅聚氨酯丙烯酸酯水性低聚物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种刚性环改性的有机硅聚氨酯丙烯酸酯水性低聚物及其制备方法，包括以下步骤：（1）将含刚性环的（甲基）丙烯酸酯单体、二羟烷基胺和阻聚剂在10~50℃下反应5~30小时，得第一步产物；（2）将改性有机硅油、二（多）元醇、催化剂、亲水扩链剂、中和剂、二异氰酸酯、第一步产物和有机溶剂加入在40~60℃下反应2～6小时，得第二步产物；（3）将含羟基的丙烯酸酯、第二步产物和阻聚剂在40～60℃下反应至‑NCO含量为0。本发明的有益效果：（1）通过在低聚物主链上引入刚性环进而改善材料性能，有效解决了配方中添加刚性环小分子单体对嗅觉的刺激。（2）其独特的刚性环结构可以有效提高固化膜的硬度和拉伸性能，改善固化膜对基材的附着力。

技术领域

本发明涉及一种刚性环改性的有机硅聚氨酯丙烯酸酯水性低聚物及其制备方法，属于高分子化学材料技术领域。

背景技术

传统的溶剂型紫外光固化树脂在应用中，需要使用大量的活性稀释剂，且其中含有挥发性有机物，对环境和施工人员健康有一定的损伤，故而水性光聚合技术应运而生。

水性光聚合技术所使用的UV低聚物是在传统的UV低聚物的主体结构中引入水性基团或水性链段，使低聚物具有一定的水溶性。

随着人们环保意识的提高以及各国对挥发性有机化合物含量的限制，开发低污染环保型的水性UV产品已经成为大家的共识。

水性低聚物是决定UV水性材料主要性能的关键组分，设计开发新颖结构和优异性能的水性低聚物具有重要的理论意义和应用价值。

有机硅改性聚氨酯丙烯酸酯水性低聚物具有有机硅材料特殊的低表面能、耐高低温性（-60-310 ℃）、优异的柔顺性、透明性以及耐候性等特点，同时兼具聚氨酯丙烯酸酯突出的耐磨性、耐化学腐蚀、冲击强度高和可光聚合性能，弥补了两种材料在单独使用时的缺点，使得材料综合性能得以提高。

此外，刚性环结构在增加光固化材料的硬度、光泽度、拉伸性能和提高材料附着力等方面效果显著。

但光固化体系中刚性环结构的引入多以加入带有刚性环的丙烯酸酯单体为主，其单体的水溶性极低，且具有一定的嗅觉刺激性，通过温和反应条件进行化学改性可以将刚性环结构引入树脂主链结构中，有效解决了添加带有刚性环小分子单体所引起的嗅觉刺激性和带有刚性环小分子单体的水溶性差的问题。

基于此合成的刚性环改性的有机硅聚氨酯丙烯酸酯具有良好的水溶性和光聚合性能，其独特的刚性环结构可以有效提高固化膜的硬度和拉伸性能，改善固化膜对基材的附着力。

发明内容

本发明提供一种刚性环改性的有机硅聚氨酯丙烯酸酯水性低聚物及其制备方法，为实现水性低聚物的多功能化，拓宽水性低聚物的应用领域提供新途径和新方法。

通过在水性低聚物中引入刚性环结构不仅能够解决由于添加带有刚性环的丙烯酸酯单体带来的嗅觉刺激性和水溶性差的问题，而且提高了材料的硬度和拉伸性能，同时降低了材料聚合时产生的体积收缩，改善了材料对基材的附着力。

本发明还提供一种包含该水性低聚物的组合物。

具体而言，本发明包括：

1. 一种刚性环改性的有机硅聚氨酯丙烯酸酯水性低聚物的制备方法，具体包括下述步骤：

（1）将含刚性环的（甲基）丙烯酸酯单体、二羟烷基胺和阻聚剂在10～50℃，磁力搅拌下反应5～30小时，得到产物1；其中含刚性环的（甲基）丙烯酸酯单体的双键与二羟烷基胺的摩尔比例为1：（1～1.2），阻聚剂用量为所述含刚性环的（甲基）丙烯酸酯单体和二羟烷基胺总质量的50～500ppm；

（2）将产物1用溶液1洗涤分液多次，以除去未反应的二羟烷基胺和阻聚剂，得到产物2；

（3）将产物2用水洗涤多次后，通过减压蒸馏去除水，得到产物3，即带有羟基的小分子刚性扩链剂；