[发明专利]一种UV固化透明材料的制备方法与应用

说明书

本发明涉及有机高分子材料领域，为解决未经改性的光学透明有机硅材料机械力学性能较差，制备中固化时间较长、或者能耗高等问题，以及传统UV固化高分子材料固化物硬度较低的问题，本发明提出了一种UV固化透明材料的制备方法，将聚倍半硅氧烷‑碳硅烷的烯丙基封端超支化共聚物和巯基聚硅氧烷混合均匀后，经UV固化制备光学透明有机硅材料。经UV固化获得硬度较高、吸水率低、热稳定性良好、透光率高的有机硅材料，材料组成简单，节约成本，材料固化后无残留的光引发剂，具有良好的抗刮伤性能。

技术领域

本发明涉及有机高分子材料领域，具体涉及一种基于笼形聚倍半硅氧烷-碳硅烷的含硫超支化共聚物的UV固化透明材料的制备方法与应用。

背景技术

目前传统光学透明高分子材料如聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯等存在不耐高低温、耐老化性能差、线性膨胀系数大、易吸潮、化学稳定性差等缺点，已难以完全满足光学电子元器件等的发展需求。有机硅光学透明高分子材料具有良好耐高低温、耐候、抗老化，良好的电缘性等优点，已被广泛应用于光学透明PET离型膜、LED封装、光学透镜、衍射光栅、液晶显示等领域。

现有光学透明有机硅高分子材料的固化成型基本是在加热条件下经硅氢加成反应或过氧化物自由基反应固化，或者是在有机锡催化下室温较长时间固化。这些固化方式固化时间较长、或者能耗高。紫外光固化具有固化速度快，加工工艺简单、能耗低、无污染的优点，被广泛应用到很多领域。近年来，随着人们环保意识的增强，UV固化高分子材料优势突出，展现出强大的市场竞争力。

传统UV固化高分子材料主要由四个部分组成，分别是光引发剂、基体预聚物、稀释剂以及各种助剂[陈康、李亚儒，紫外光固化交联剂研究进展，山东化工，2018，47，46-49]，成本较高，残留的光引发剂会使制品性能劣化，并且固化物硬度较低，当用作光学器件保护层或者UV固化实木家具漆时，最终产品在运输过程中容易刮伤这些问题。

发明内容

为解决未经改性的光学透明有机硅材料机械力学性能较差，制备中固化时间较长、或者能耗高等问题，以及传统UV固化高分子材料固化物硬度较低的问题，本发明提出了一种UV固化透明材料的制备方法，经UV固化获得硬度较高、吸水率低、热稳定性良好、透光率高的有机硅材料，材料组成简单，节约成本，材料固化后无残留的光引发剂，具有良好的抗刮伤性能。

本发明还提出一种UV固化透明材料在无溶剂UV固化实木家具漆、UV固化PET离型膜、UV固化LED封装、光学透明电子器件防护层上的应用。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种UV固化透明材料的制备方法为以下步骤：

(1)将八乙烯基笼形聚倍半硅氧烷、巯丙基烷氧基硅烷在反应溶剂A中搅拌下经UV照射反应后，减压脱溶剂和残留的原料，得到烷氧基封端的笼形聚倍半硅氧烷-碳硅烷的含硫超支化共聚物；

笼形聚倍半硅氧烷是指由硅、氧两种元素构成的无机骨架和包围在其外围的有机基团组成的分子内有机-无机杂化的化合物，将其引入聚合物体系，可以使无机相与有机相之间形成较强的化学作用，让二者之间良好相容，从而能在分子水平上对聚合物基体进行补强，并增加高分子材料的硬度和耐磨性。超支化聚碳硅烷具有良好流动性、溶解性和热稳定性等。

作为优选，八乙烯基聚倍半硅氧烷与巯丙基硅氧烷的使用量中乙烯基与巯丙基的摩尔比为1∶1～1∶1.2。巯基硅氧烷与八乙烯基聚倍半硅氧烷反应，它不会交联固化，只是让它充分反应。此时，乙烯基与巯丙基摩尔比1∶1～1∶1.2，是为了保证乙烯基完全反应，保证所得超支化聚合物的结构可控性和规整性。

作为优选，巯丙基烷氧基硅烷选自巯丙基三甲氧基硅烷、巯丙基三乙氧基硅烷、巯丙基甲基二甲氧基硅烷、巯丙基甲基二乙氧基硅烷中的一种或几种。

作为优选，反应溶剂A选自四氢呋喃、乙醚、甲苯、二甲苯、石油醚中的一种或几种。使用量为使溶质溶解的量，优选为八乙烯基聚倍半硅氧烷和巯丙基硅氧烷总质量的1-2倍。