[发明专利]一种功能化环氧丙烯酸酯及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种功能化环氧丙烯酸酯及其制备方法与应用。本发明的功能化环氧丙烯酸酯是聚醚型亲水预聚物与环氧丙烯酸酯通过催化剂反应得到，是一种自制的非离子型自乳化剂，不仅可以乳化纯的环氧丙烯酸酯，制得的乳液分散粒径小，稳定性好，适用周期长，而且它还保留了具有光固化功能的双键结构。不仅如此，它的双键还可以与MA POSS上的双键进行共价聚合，使得两者相容性更佳。本发明MA POSS的改性水性环氧丙烯酸酯UV固化涂料适用周期长，贮存稳定性好，耐水性提高，而且具有优异的热稳定性和力学性能，较低的介电常数和介电损耗，可以广泛地应用于热敏性基材，木器涂料和电子封装领域等。

技术领域

本发明涉及水性涂料领域，特别涉及一种功能化环氧丙烯酸酯及其制备方法与应用。

背景技术

环氧丙烯酸树脂是用量最多的光感型树脂之一，以它为基体的光固化涂料具有硬度高、光泽度好，耐化学药品优良等优点。而它本身是不具备水可分散性的，只有溶剂才能使其分散，但是溶剂挥发有毒性，刺激性气味大，应用范围受到限制。所以环氧丙烯酸树脂的水性化研究引起了很多科学家的兴趣。目前水性环氧丙烯酸树脂的制备主要有机械法、相反转法、外加乳化剂法和化学改性法。机械法工艺简单，但是制得的乳液粒径较大，易分层，固化物强度差；相反转法制备的乳液储存稳定性不佳；外加乳化剂的乳液适用周期比较短；而化学改性法制备的环氧丙烯酸树脂，能够均匀分散于水中且适用期长。但是，利用化学改性法得到的环氧丙烯酸酯由于引入了亲水基团，导致涂膜的耐水性和耐热性变差。

如何使得水性环氧丙烯酸酯涂料的适用周期长并且同时提升涂膜的耐水性和热性能成为困扰科学家的一大难点。

甲基丙烯酰氧丙基笼型聚倍半硅氧烷(MA POSS)具有明确的纳米级有机/无机杂化骨架，笼状Si-O-Si核心被八个有机官能团包围。刚性二氧化硅核心赋予POSS一些独特的物理化学性质，如低介电常数和高耐热性，机械韧性和疏水性等。可用于胶黏剂或涂层体系，用来增强涂层的附着力、抗刮性、耐热性和耐水性等。改性后的涂料可以广泛应用于热敏性基材，木器涂料和电子封装领域等。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷与不足，本发明的第一个目的在于提供一种功能化环氧丙烯酸酯的制备方法。

本发明的第二个目的在于提供通过上述制备方法得到的功能化环氧丙烯酸酯。

本发明的第三个目的在于提供上述功能化环氧丙烯酸酯的应用。

本发明的第四个目的在于提供一种MA POSS改性水性环氧丙烯酸酯UV固化涂料。

本发明针对现有技术中环氧丙烯酸酯水性化后稳定性不佳，适用周期短的问题，首先合成了一种功能化环氧丙烯酸酯，可以通过少量添加到纯的环氧丙烯酸酯中来实现涂料的水性化，然后通过环氧丙烯酸酯树脂、功能化环氧丙烯酸酯与MA POSS按一定配比混合反应，从而制备出了一种耐水性和耐热性显著提高的UV固化涂料，可以广泛地应用于热敏性基材，木器涂料和电子封装领域等。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种功能化环氧丙烯酸酯的制备方法，是将5～20质量份异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、10～65质量份含双键的聚氧乙烯醚和50～100质量份溶剂加入到反应器中，氮气保护及40～75℃条件下搅拌反应5～9h，反应过程绝对除水，得到聚醚型亲水预聚物；然后加入1～20质量份环氧丙烯酸酯和1～2质量份催化剂，继续搅拌反应5～10h后旋蒸除去溶剂，得到所述的功能化环氧丙烯酸酯。本发明所得功能化环氧丙烯酸酯是一种非离子反应型自乳化剂，因为反应后还带有剩余的氰酸根(-OCN)，不仅可以掺到纯的环氧丙烯酸酯中，与其反应，达到乳化效果，而且保留了可进行光固化的双键，并且它的双键还可以与MA POSS上的双键进行共价聚合，使得两者相容性更佳，是一种特殊功能化的环氧丙烯酸酯。

所述的功能化环氧丙烯酸酯的结构式如下式所示：