[发明专利]多官能度聚氨酯丙烯酸酯及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种多官能度聚氨酯丙烯酸酯及其制备方法和应用。该制备方法包括如下步骤：将二异氰酸酯与丙烯酸羟基酯反应，当体系中异氰酸酯基的含量为初始含量的50％～55％时，加入二羟甲基丁酸反应；当体系中异氰酸酯基含量为半加成物中异氰酸酯基含量的40％～80％时，加入聚酯二元醇反应；当体系中异氰酸酯基含量为0时，加入含环氧基且可自由基聚合的化合物反应，即得；其中，二异氰酸酯、丙烯酸羟基酯、二羟甲基丁酸、聚酯二元醇与含环氧基且可自由基聚合的化合物的摩尔比为1:(1～1.5):(0.1～0.3):(0.4～0.8):(0.1～0.3)。制备得到的多官能度聚氨酯丙烯酸酯，光固化速率快，硬度和耐磨性好。

技术领域

本发明涉及紫外光固化技术领域，特别是涉及一种多官能度聚氨酯丙烯酸酯及其制备方法和应用。

背景技术

紫外光固化技术具有固化时间短、所需设备简单、固化涂层性能优异(耐磨性、抗污性等)、环境友好等优点。因此，在航空航天、电子电气、化工、交通运输、医疗卫生、日常生活等方面得到了广泛的应用。

聚氨酯丙烯酸酯具有良好的粘结性和弹性，在紫外光固化材料中一直占有重要地位。聚氨酯丙烯酸酯分子中含有氨基甲酸酯和羧酸酯结构单元，因此，聚氨酯丙烯酸酯综合了聚氨酯和丙烯酸酯的优良性能。而且聚氨酯丙烯酸酯的组成和化学性质具有很大的可调余地，可以通过分子设计合成具有不同官能度(分子中-C＝C-双键数量)、不同性能的聚氨酯丙烯酸酯预聚物，从而调整紫外光固化材料的性能以适应不同的需要，应用于光固化涂料、油墨和胶黏剂等领域。然而，传统方法制备得到的聚氨酯丙烯酸酯的交联密度较低、硬度和耐磨性差。

发明内容

基于此，有必要针对传统方法制备得到的聚氨酯丙烯酸酯交联密度较低、硬度和耐磨性差的问题，提供一种多官能度聚氨酯丙烯酸酯及其制备方法和应用。

一种多官能度聚氨酯丙烯酸酯的制备方法，包括如下步骤：

将二异氰酸酯与丙烯酸羟基酯进行加成反应，当体系中异氰酸酯基的含量为初始含量的50％～55％时结束反应，得到异氰酸酯基封端的半加成物；

将所述半加成物与二羟甲基丁酸进行加成反应，当体系中异氰酸酯基含量为所述半加成物中异氰酸酯基含量的40％～80％时结束反应；加入聚酯二元醇继续进行加成反应，当体系中异氰酸酯基含量为0时结束反应；加入含环氧基且可自由基聚合的化合物进行酯化反应，反应即得；

其中，所述二异氰酸酯、所述丙烯酸羟基酯、所述二羟甲基丁酸、所述聚酯二元醇与所述含环氧基且可自由基聚合的化合物的摩尔比为1:(1～1.5):(0.1～0.3):(0.4～0.8):(0.1～0.3)。

在其中一个实施例中，所述含环氧基且可自由基聚合的化合物选自丙烯酸缩水甘油醚、甲基丙烯酸缩水甘油醚和烯丙基缩水甘油醚中的一种或几种。

在其中一个实施例中，所述丙烯酸羟基酯选自丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯和季戊四醇三丙烯酸酯中的一种或几种。

在其中一个实施例中，所述聚酯二元醇选自分子量为400的聚酯二元醇、分子量为600的聚酯二元醇、分子量为1000的聚酯二元醇和分子量为2000的聚酯二元醇中一种或几种。

在其中一个实施例中，所述二异氰酸酯与丙烯酸羟基酯进行加成反应的条件为：在阻聚剂和催化剂的条件下，保持反应温度为30℃～30℃；所述阻聚剂选自对甲氧基苯酚、对苯二酚、2,5-二甲基对苯二酚、2,6-二叔丁基对甲苯酚和2,2,6,6-四甲基哌啶-氮氧自由基中的一种或几种；所述催化剂选自三乙醇胺、三亚乙基二胺、月桂酸二丁基锡和辛酸亚锡中的一种或几种。

在其中一个实施例中，所述半加成物与二羟甲基丁酸进行加成反应的温度为40℃～80℃；所述加入聚酯二元醇继续进行加成反应的温度为50℃～50℃。