CN109705306B - 一种uv固化聚二甲基硅氧烷基改性耐候涂料的制备方法 - Google Patents

一种uv固化聚二甲基硅氧烷基改性耐候涂料的制备方法 Download PDF

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一种UV固化聚二甲基硅氧烷基改性耐候涂料的制备方法，属于功能涂料技术领域。本发明中，合成通过丙二胺扩链，三聚硫氰酸增加交联位点，得到一种端基带活性异氰酸酯基团高分子量的聚二甲基硅氧烷树脂（PDMS），极大改善了PDMS涂层的硬度、耐磨性，所得的中间体树脂最后用PETA封端，得到PDMS基UV光固化涂料。

Description

一种UV固化聚二甲基硅氧烷基改性耐候涂料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种UV固化聚二甲基硅氧烷基改性耐候涂料的制备方法，属于功能涂料技术领域。
背景技术
传统的耐候涂层采用价格高昂的氟碳涂层或氟硅涂层，由于成本高昂难以在通用涂料市场普遍使用。近年来关于有机硅树脂的研究呈上升趋势，其表现出的耐候特性有望代替氟碳或氟硅涂层，但是其固化温度较高，一般大于150℃，固化耗能较大，所以关于有机硅涂料的方向部分转向实现其低温固化进行。聚二甲基硅氧烷（PDMS）是一种常见的硅油，其具有良好的耐寒性、耐热性、疏水性等一系列耐候特性，并且成本低廉，但是其较难固化，甚至在高温下也呈现一定的流动性，需进行改性使其固化温度降低，或改变固化方式。UV光固化是一种节能方便的固化方式，并且随着近年研究成果条件成熟，在国内市场得到了较好的普及，对PDMS进行改性并实现其光固化成膜，在耐候功能涂料领域具有巨大市场发展前景。
发明内容
本发明涉及一种PDMS基光固化耐候涂层的制备。其目的在于提供一种利用双端羟基硅油、异弗尔酮二异氰酸酯（IPDI）、三聚硫氰酸、1，3-丙二胺、季戊四醇三丙烯酸酯（PETA）合成的UV光固化耐候涂层。
中间产物Ⅰ合成反应方程式
Figure RE-630154DEST_PATH_IMAGE002
中间产物Ⅱ合成反应方程式
Figure RE-547294DEST_PATH_IMAGE003
最终产物合成
Figure RE-264715DEST_PATH_IMAGE004
本发明中，合成通过丙二胺扩链，三聚硫氰酸增加交联位点，得到一种端基带活性异氰酸酯基团高分子量的PDMS树脂，极大改善了PDMS涂层的硬度、耐磨性，所得的中间体树脂最后用PETA封端，得到PDMS基UV光固化涂料。
本发明的技术方案：一种UV固化聚二甲基硅氧烷基改性耐候涂料的制备方法，包括如下步骤：
（1）在装有电动搅拌器、冷凝管、氮气导管、滴液装置的500mL四颈烧瓶中加入双端羟基PDMS、IPDI、催化剂，加入溶剂四氢呋喃，通入氮气，开动搅拌，反应升温至45℃，反应2.5h；
（2）第一步反应结束后，滴入少量1，3丙二胺，常温反应1h，得到两端NCO封端的大分子量中间产物Ⅰ；
（3）第二步反应结束后，将一定量三聚硫氰酸溶于四氢呋喃中，充分溶解后用滴液漏斗加入到第二部反应完的四颈烧瓶中，升温至65℃，反应4h得到一端用NCO封端的中间产物Ⅱ；
（4）取一定量PETA溶于四氢呋喃中，通过滴液漏斗滴入四颈烧瓶中反应3h，得到最终树脂产品为淡黄色透明液体；
（5）将步骤（4）得到的产品进行旋蒸浓缩，去除大部分溶剂四氢呋喃，滴加少量光引发剂B，在玻璃板上进行涂膜；
（6）将涂好膜的玻璃板放入60℃的烘箱中，烘烤10min，去除残留的溶剂四氢呋喃，再把玻璃板置于UV光固化灯下固化1min，得到透明薄膜。
具体步骤为：
（1）在装有电动搅拌器、冷凝管、氮气导管、滴液装置的500mL四颈烧瓶中加入2.667g IPDI溶于50mL四氢呋喃中，并滴入0.1g催化剂二月桂酸二丁基锡，通入氮气，开动搅拌，反应升温至45℃，将12g分子量为2000的双端羟基PDMS溶于100mL四氢呋喃中，加至滴液漏斗，缓慢滴入四颈烧瓶中，反应2-2.5h后降温至室温；
（2）中间产物Ⅰ的合成：步骤（1）反应结束后，滴入0.148g 1,3-丙二胺，反应1h，得到两端NCO封端的大分子量中间产物Ⅰ。
（3）中间产物Ⅱ的合成：步骤（2）反应结束后，将1.71g三聚硫氰酸溶于50mL四氢呋喃中，缓慢滴入中间产物Ⅰ中升温至65℃，反应4h，得到一端用NCO封端的中间产物Ⅱ。
（4）最终树脂产物的合成：将3.576g PETA溶于20mL四氢呋喃中，滴入四颈烧瓶中反应3h，得到最终树脂产品为淡黄色透明液体。
（5）UV光固化PDMS膜的制备：将步骤（4）得到的树脂产物用旋转蒸发仪旋蒸5min，得到较粘的淡黄色透明树脂，然后加入0.6g 1173光引发剂或184光引发剂，充分搅拌后放入60℃烘箱中烘烤10min，去除残余的四氢呋喃，然后在UV灯下固化1min，得到耐候透明薄膜。
本发明的有益效果：本发明中，合成通过丙二胺扩链，三聚硫氰酸增加交联位点，得到一种端基带活性异氰酸酯基团高分子量的PDMS树脂，极大改善了PDMS涂层的硬度、耐磨性，所得的中间体树脂最后用PETA封端，得到PDMS基UV光固化涂料。
具体实施方式
实施例1
中间产物1的合成：将2.667g IPDI溶于50mL四氢呋喃中，加入至四颈烧瓶中，并滴入0.1g催化剂二月桂酸二丁基锡，开动搅拌，通入氮气，设定油浴锅温度为45℃，开始升温；将12g分子量为2000的双端羟基PDMS溶于100mL四氢呋喃中，加至滴液漏斗，缓慢滴入四颈烧瓶中，反应2h后降温至室温，滴入0.148g 1,3-丙二胺，反应1h，得到双端NCO封端的大分子量中间产物Ⅰ。
中间产物Ⅱ的合成：将1.71g三聚硫氰酸溶于50mL四氢呋喃中，缓慢滴入中间产物Ⅰ中升温至65℃，反应4h，得到中间产物Ⅱ。
最终树脂产物的合成：将3.576g PETA溶于20mL四氢呋喃中，滴入四颈烧瓶中反应3h。
UV光固化PDMS膜的制备：将树脂产物用旋转蒸发仪旋蒸5min，得到较粘的淡黄色透明树脂，然后加入0.6g 1173光引发剂或184光引发剂，充分搅拌后放入60℃烘箱中烘烤10min，去除残余的四氢呋喃，然后在UV灯下固化1min，得到薄膜。
所得薄膜通过GP/UV紫外光耐气候适应箱测试，脆化黄变时间在2500h-3000h。

Claims (2)

1.一种UV固化聚二甲基硅氧烷基耐候涂料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）在装有电动搅拌器、冷凝管、氮气导管、滴液装置的500mL四颈烧瓶中加入IPDI和溶剂四氢呋喃，并滴入催化剂，通入氮气，开动搅拌，反应升温至45℃；再加入溶于四氢呋喃中的双端羟基PDMS、反应2-2.5h；
（2）步骤（1）反应结束后，滴入少量1，3丙二胺，常温反应1h，得到两端NCO封端的大分子量中间产物Ⅰ；
（3）步骤（2）反应结束后，将一定量三聚硫氰酸溶于四氢呋喃中，充分溶解后用滴液漏斗加入到步骤（2）反应完的四颈烧瓶中，升温至65℃，反应4h得到一端用NCO封端的中间产物Ⅱ；
（4）取一定量PETA溶于四氢呋喃中，通过滴液漏斗滴入步骤（3）四颈烧瓶中反应3h，得到最终树脂产品为淡黄色透明液体；
（5）将步骤（4）得到的产品进行旋蒸浓缩，去除大部分溶剂四氢呋喃，滴加少量光引发剂B，在玻璃板上进行涂膜；
（6）将涂好膜的玻璃板放入60℃的烘箱中，烘烤10min，去除残留的溶剂四氢呋喃，再把玻璃板置于UV光固化灯下固化1min，得到透明薄膜。
2.根据权利要求1所述的UV固化聚二甲基硅氧烷基耐候涂料的制备方法，其特征在于具体步骤为：
（1）在装有电动搅拌器、冷凝管、氮气导管、滴液装置的500mL四颈烧瓶中加入2.667gIPDI溶于50mL四氢呋喃中，并滴入0.1g催化剂二月桂酸二丁基锡，通入氮气，开动搅拌，反应升温至45℃，将12g分子量为2000的双端羟基PDMS溶于100mL四氢呋喃中，加至滴液漏斗，缓慢滴入四颈烧瓶中，反应2h后降温至室温；
（2）中间产物Ⅰ的合成：步骤（1）反应结束后，滴入0.148g 1,3-丙二胺，反应1h，得到两端NCO封端的大分子量中间产物Ⅰ；
（3）中间产物Ⅱ的合成：步骤（2）反应结束后，将1.71g三聚硫氰酸溶于50mL四氢呋喃中，缓慢滴入中间产物Ⅰ中升温至65℃，反应4h，得到一端用NCO封端的中间产物Ⅱ；
（4）最终树脂产物的合成：将3.576g PETA溶于20mL四氢呋喃中，滴入步骤（3）反应的四颈烧瓶中反应3h，得到最终树脂产品为淡黄色透明液体；
（5）UV光固化PDMS膜的制备：将步骤（4）得到的树脂产品用旋转蒸发仪旋蒸5min，得到淡黄色透明树脂，然后加入0.6g 1173光引发剂或184光引发剂，充分搅拌后在玻璃板上进行涂膜；涂好膜的玻璃板放入60℃烘箱中烘烤10min，去除残余的四氢呋喃，然后在UV灯下固化1min，得到耐候透明薄膜。
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