[发明专利]低收缩性光固化涂层材料及其制法和用途

说明书

本发明属于高分子光固化材料，特别是属于低收缩性光固化涂层材料技术领域。

烯类加聚反应产生的体积收缩，常常给高分子材料带来严重的不良后果，导致性能劣化，使用寿命缩短。正如文献1、″丙烯酸酯类分子结构与光聚合体积收缩性″秦长喜 黄毓礼“非银盐信息纪录材料应用学术报告会议论文集”1994年10月。P.88-89 南阳；2、″复制VCD光盘的光聚合方法设计和交联形成的研究″(Replication of Video Disco UsingPhotopolymerrization Process Design and Study of NetworkFormation)J.G.Kloosterboer，G.J.M.Lippits J.Imaging Science30(5)177 1986；3、“表面涂层的光聚合”(Photopolymerizationof Surfurce Coatings)p.169 C.G.RoffeyJohn Wiley & SoneNew York 1982所指出的高分子光固化材料由于固化时的体积收缩，常常引起变形、脱落以及内部产生缺陷和裂纹，使产品粘合力和力学性能降低，并容易受到外界侵蚀、影响质量和使用寿命。

本发明的目的在于克服以上缺点，提供一种低收缩性的光固化材料，以解决高分子光固化材料在固化时由于体积收缩，而引起变形、脱落以及内部产生缺陷和裂纹。

本发明的技术方案是将螺环结构引入光聚合性不饱和化合物中，作为膨胀组分。这类化合物含有二个氧杂环，它们相互连结在螺碳原子上，环节数为五至七。这类化合物在光直接照射下或在光催化剂作用下，发生C-O键断裂，导致开环聚合。在螺环结构的破坏和交联结构的形成过程中，分子链没有足够的时间和空间进行松弛和重排，这种特性使得交联聚合物具有较大的自由体积和较低的密度，因而赋予这类光聚合性化合物具有体积膨胀性能。它们和各种常规予聚体组合而成的改性光固化树脂，可以抵消后者聚合时引起的体积收缩，从而获得性能良好的低收缩性光固化材料。

本发明的低收缩性光固化涂层材料包括以下部分：(1)光聚合性不饱和螺环化合物(2)丙烯酸酯类予聚体(3)多官能团丙烯酸酯交联剂及反应性稀释剂(4)光引发剂(5)其它助剂

还可以包括：(6)填料、颜料

其中各组分的含量分别为(单位：重量百分数)：(1)                    20～50％(2)                    20～30％(3)                    10～30％(4)                    2～6％(5)                    0.1～1.5％(6)                    0～15％

(1)光聚合性不饱和螺环化合物，包括不饱和三氧螺环化合物(SP1)，不饱和四氧螺环化合物(SP2)和不饱和间-四氧螺环化合物(SP3)。不饱和基为乙烯基、丙烯基、丙烯酰基等；螺环为五至七环。在光照或在光催化剂作用下，螺环化合物可发生不饱和键的加聚反应和螺环的开环聚合反应。

例如不饱和三氧螺环化合物SP1-V在光催化剂作用下，发生离子开环反应，生成阳离子基，并进一步发生阳离子聚合。

又如不饱和间-四氧螺环化合物SP3-VI，在光直接作用下，发生裂解开环反应，生成自由基再进一步发生自由基聚合。

在光固化涂层材料中，螺环化合物与其他通用型予聚体合用，其用量可根据需要进行调节。

光聚合性不饱和螺环化合物是：【1】不饱和三氧螺环化合物(SP1)【2】不饱和四氧螺环化合物(SP2)【3】不饱和间-四氧螺环化合物(SP3)各式中：n：1-4Z：烷基、烷氧基、环烷基、芳基、芳烷基，A：丙烯基、乙烯基、丙烯酰基。

(2)丙烯酸酯类予聚体。可采用环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯等通用型予聚体。

(3)多官能团丙烯酸酯交联剂及反应性稀释剂：

常规交联剂有三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)等多官能团丙烯酸酯。常用的稀释剂为单官能团丙烯酸酯类。其中多官能团交联剂占70～90％，反应性稀释剂占30～10％。

(4)光引发剂。包括自由基型引发剂和阳离子与自由基混杂型光引发剂。

结构如下：【1】自由基型