[发明专利]一种多官能度生物基聚氨酯丙烯酸酯及其制备方法和应用

说明书

本发明属于UV固化材料领域，具体涉及一种多官能度生物基聚氨酯丙烯酸酯及其制备方法和应用。制备方法包括：分别制备得到油酸丙烯酸酯、蓖麻油酸丙烯酸酯、衣康酸二丙烯酸酯；在15～35℃下，将二异氰酸酯和催化剂的混合物缓慢滴入所制得的油酸丙烯酸酯、蓖麻油酸丙烯酸酯、衣康酸二丙烯酸酯和蓖麻油的混合物中，升温至50～80℃搅拌反应5～8h后，即得到多官能度生物基聚氨酯丙烯酸酯。本发明一方面将聚氨酯丙烯酸酯的合成步骤由原来的两步减少为一步反应；其二，在聚氨酯丙烯酸酯的主链中引入了双键，从而极大程度的提高了其官能度；其三，将生物基的原材料引入了聚氨酯丙烯酸酯中，减小了石化资源的使用。

技术领域

本发明属于UV固化材料领域，具体涉及一种多官能度生物基聚氨酯丙烯酸酯及其制备方法和应用。

背景技术

UV固化聚氨酯丙烯酸酯是一类重要的UV固化材料用原材料，其分子链中含有丙烯酸官能团和氨基甲酸酯键，固化膜具有聚氨酯的高耐磨性、粘附力、柔韧性、高剥离强度和优良的耐低温性能以及聚丙烯酸酯卓越的光学性能和耐候性，是一种综合性能优良的辐射固化材料。聚氨酯丙烯酸酯一般采用二异氰酸酯与多元醇通过缩聚反应先制备预聚物，最后采用丙烯酸酯类单体封端制备得到。因此聚氨酯丙烯酸酯分子链中含有三种化学结构的链段，即二异氰酸酯形成的氨基甲酸酯嵌段，多元醇形成的主链和丙烯酸羟烷酯形成的链端。其中主链的组成与结构对PUA性能影响最大，其固化特性则取决于位于链端的丙烯酸酯。由于氨基甲酸酯的存在，使聚氨酯丙烯酸酯具有优异的综合性能。

根据丙烯酸酯的官能度的不同，UV固化聚氨酯丙烯酸酯一般分为二官能度、三官能度、六官能度和多官能度等。聚氨酯丙烯酸酯官能度的增加会增加其交联密度和固化速率，固化膜的强度和硬度均会增加。传统聚氨酯丙烯酸酯主链一般为直线型结构，具有聚合活性的双键位于预聚物长链的两端，中间链段一般不含有双键，因此其官能度很难获得极大程度的提高。另外，传统聚氨酯丙烯酸酯合成过程中所用的多元醇一般为聚醚多元醇和聚酯多元醇两大类，主要来自于石化资源，如何采用可再生材料制备聚氨酯材料是目前亟待解决的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种多官能度生物基聚氨酯丙烯酸酯的制备方法。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种多官能度生物基聚氨酯丙烯酸酯的制备方法，包括如下步骤：

（1）在反应釜中加入油酸，搅拌并升温至55～65℃，加入叔铵盐催化剂（优选N, N-二甲基乙醇胺），然后升温至75～85℃并滴加含有阻聚剂的甲基丙烯酸缩水甘油酯，反应1～2h，再将其升温至85～95℃反应3～5h，得到油酸丙烯酸酯；

优选的，所述油酸中羧酸基团与所述甲基丙烯酸缩水甘油酯中环氧基之间的摩尔比为1：（1～1.05）。

优选的，所述叔铵盐催化剂用量为所述油酸重量的0.1%～3%。

优选的，所述阻聚剂的用量为所述甲基丙烯酸缩水甘油酯重量的0.01%～1%。

（2）在反应釜中加入蓖麻油酸，搅拌并升温至55～65℃，加入叔铵盐催化剂，然后升温至75～85℃并滴加含有阻聚剂的甲基丙烯酸缩水甘油酯，反应1～2h，再将其升温至85～95℃反应3～5h，得到蓖麻油酸丙烯酸酯；

优选的，所述蓖麻油酸中羧酸基团与甲基丙烯酸缩水甘油酯中环氧基之间的摩尔比为1：（1～1.05）。

优选的，所述叔铵盐催化剂用量为所述蓖麻油酸重量的0.1%～3%。

优选的，所述阻聚剂的用量为所述甲基丙烯酸缩水甘油酯重量的0.01%～1%。

（3）在反应釜中加入衣康酸，搅拌并升温至55～65℃，加入叔铵盐催化剂，然后升温至75～85℃并滴加含有阻聚剂的甲基丙烯酸缩水甘油酯，反应1～2h，再将其升温至85～95℃反应3～5h，得到衣康酸二丙烯酸酯；