CN114835876A - 一种双固化聚氨酯丙烯酸酯树脂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及聚氨酯丙烯酸酯树脂材料领域，特别是涉及一种双固化聚氨酯丙烯酸酯树脂的制备方法，包括如下步骤：将异氰酸酯、含羟基丙烯酸酯单体、一定量的阻聚剂、催化剂置于反应容器中，通入干燥空气，缓慢升温至50～65℃，恒温反应1～3h，待NCO％反应达到理论值，得到含丙烯酰氧基的NCO封端预聚物；向步骤S1中所制备的含丙烯酰氧基NCO封端预聚物中补加剩余阻聚剂，投入多羟基化合物，控温在75～80℃，保温反应2～3小时，待NCO消耗殆尽，制备含羟基的可双固化聚氨酯丙烯酸酯。本发明提供一种化学性质稳定、结构可调、施工范围宽的双固化聚氨酯丙烯酸酯树脂。本发明提供一种双固化聚氨酯丙烯酸酯树脂的制备方法，工艺简单，操作便捷。
Description
技术领域
本发明涉及聚氨酯丙烯酸酯树脂材料领域，特别是涉及一种双固化聚氨酯丙烯酸酯树脂及其制备方法。
背景技术
光固化技术作为一种高效、环保、节能的成型工艺，在涂料、胶黏剂、油墨工业应用逐渐广泛，近来随着汽车工业的不断发展和创新，光固化技术在汽车内饰涂料上的应用也不断加深，受材料部件的不规则性，部分存在阴影的地方，紫外光照射不充分导致的漆膜固化不完全，对产品最终性能产生较大影响。
目前，为解决这部分因阴影固化不完全的影响，通常采用含丙烯酰氧基和含异氰酸酯活性基团两种活性成分的可双固化的聚氨酯丙烯酸酯，但是因异氰酸酯对湿气敏感，这类材料的储存较为困难，且后期靠吸收空气中的水分进行湿固化过程受环境影响较大，并容易产生鼓泡、麻点等不良现象，影响整体表观。
因此一种能有效解决储存稳定性、改善固化表观效果、可双固化的聚氨酯丙烯酸材料具有非常好的市场前景。
发明内容
为了得到储存稳定性好、可双固化的聚氨酯丙烯酸酯材料，本发明提供一种化学性质稳定、结构可调、施工范围宽的双固化聚氨酯丙烯酸酯树脂。
本发明提供一种双固化聚氨酯丙烯酸酯树脂的制备方法，工艺简单，操作便捷。
本发明采用如下技术方案：
一种双固化聚氨酯丙烯酸酯树脂的制备方法，包括如下步骤：
S1、将异氰酸酯、含羟基丙烯酸酯单体、一定量的阻聚剂、催化剂置于反应容器中，通入干燥空气，缓慢升温至50～65℃，恒温反应1～3h，待NCO％反应达到理论值，得到含丙烯酰氧基的NCO封端预聚物；
S2、向步骤S1中所制备的含丙烯酰氧基NCO封端预聚物中补加剩余阻聚剂，投入多羟基化合物，控温在75～80℃，保温反应2～3小时，待NCO消耗殆尽，制备含羟基的可双固化聚氨酯丙烯酸酯。
对上述技术方案的进一步改进为，所述多羟基化合物为多官能度羟基单体、聚合物多元醇。
对上述技术方案的进一步改进为，所述聚合物多元醇的分子量为300～1000。
对上述技术方案的进一步改进为，所述多羟基化合物为三羟甲基丙烷、1,2,6-己三醇、CAPA309或CAPA4101中的一种或几种。
对上述技术方案的进一步改进为，所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯或苯二亚甲基二异氰酸酯。
对上述技术方案的进一步改进为，所述含羟基丙烯酸酯单体为丙烯酸羟乙酯、季戊四醇三丙烯酸酯或双季戊四醇五丙烯酸酯中的一种或多种。
对上述技术方案的进一步改进为，所述阻聚剂为对羟基苯甲醚、对苯二酚或2,6-二叔丁基对甲苯酚。
对上述技术方案的进一步改进为，所述催化剂为辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡或钛酸四丁酯。
一种双固化聚氨酯丙烯酸酯树脂，所述双固化聚氨酯丙烯酸酯树脂使用所述的制备方法制得。
对上述技术方案的进一步改进为，所述双固化聚氨酯丙烯酸酯树脂的分子结构式为：
其中，R1为丙烯酸羟基酯反应后剩余基团；R2为异氰酸酯反应后剩余基团；R3为多羟基化合物反应后剩余基团。
本发明的有益效果为：
本发明以含羟基官能团的多元醇化合物、丙烯酸羟基酯和异氰酸酯为反应原料，在产品制备方法上，先利用丙烯酸羟基酯和异氰酸酯生产含C＝C双键的NCO封端预聚物，再通过与过量的含羟基多元醇化合物制得系列不同羟值含量的聚氨酯丙烯酸酯，与含活泼异氰酸酯活性基团的双固化聚氨酯相比，此类型含羟基的双固化聚氨酯具有良好的储存稳定性；与此同时，此双固化聚氨酯丙烯酸酯在使用时，搭配异氰酸酯固化剂，其反应速度可调，固化成膜表观效果好。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种双固化聚氨酯丙烯酸酯树脂的制备方法，包括如下步骤：
S1、将异氰酸酯、含羟基丙烯酸酯单体、一定量的阻聚剂、催化剂置于反应容器中，通入干燥空气，缓慢升温至50～65℃，恒温反应1～3h，待NCO％反应达到理论值，得到含丙烯酰氧基的NCO封端预聚物；
S2、向步骤S1中所制备的含丙烯酰氧基NCO封端预聚物中补加剩余阻聚剂，投入多羟基化合物，控温在75～80℃，保温反应2～3小时，待NCO消耗殆尽，制备含羟基的可双固化聚氨酯丙烯酸酯。
上述多羟基化合物为多官能度羟基单体和分子量为300～1000的聚合物多元醇，如三羟甲基丙烷(TMP)、1,2,6-己三醇、CAPA309、CAPA4101的一种或几种。
上述异氰酸酯常用甲苯二异氰酸酯(TDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)。
上述含羟丙烯酸酯单体常用丙烯酸羟乙酯(HEA)、季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)、双季戊四醇五丙烯酸酯(DPHA)的一种或多种。
上述阻聚剂常用对羟基苯甲醚(MEHQ)、对苯二酚(HQ)、2,6-二叔丁基对甲苯酚。
上述催化剂常用辛酸亚锡(T-9)、二月桂酸二丁基锡(DBTDL)、钛酸四丁酯(TNBT)。
所述双固化聚氨酯丙烯酸酯树脂的分子结构式为：
其中，R1为丙烯酸羟基酯反应后剩余基团；R2为异氰酸酯反应后剩余基团；R3为多羟基化合物反应后剩余基团。
实施例1
将100份的异佛尔酮二异氰酸酯、135份的季戊四醇三丙烯酸酯、0.1份的阻聚剂MEHQ和0.04份的催化剂T-9置于反应容器中，通入干燥空气，反应温度控制在60℃保温反应约2h后，滴定NCO％为初始值50％，得到含丙烯酰氧基封端的NCO封端预聚物。
向所得NCO封端预聚物中，加入30份的三羟甲基丙烷和剩余0.15份的阻聚剂MEHQ，反应温度升至75℃，保温反应约3h后，待NCO反应完全，制备羟值约47的可双固化聚氨酯丙烯酸酯；
实施例2
将100份的甲苯二异氰酸酯、172份的季戊四醇三丙烯酸酯、0.15份的阻聚剂(2,6-二叔丁基对甲苯酚)和0.04份的催化剂T-12置于反应容器中，通入干燥空气，反应温度控制在60℃保温反应约2h后，滴定NCO％为初始值50％，得到含丙烯酰氧基封端的NCO封端预聚物。
向所得NCO封端预聚物中，加入517份的CAPA309和剩余0.2份的阻聚剂MEHQ，反应温度升至75℃，保温反应约3h后，待NCO反应完全，制备羟值约81的可双固化聚氨酯丙烯酸酯；
实施例3
将100份的异佛尔酮二异氰酸酯、67.2份的季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)、26.1份丙烯酸羟乙酯(HEA)和0.13份的阻聚剂MEHQ和0.04份的催化剂T-12置于反应容器中，通入干燥空气，反应温度控制在60℃保温反应约2h后，滴定NCO％为初始值50％，得到含丙烯酰氧基封端的NCO封端预聚物。
向所得NCO封端预聚物中，加入30份的1,2,6-己三醇和剩余0.15份的阻聚剂MEHQ，反应温度升至80℃，保温反应约3h后，待NCO反应完全，制备羟值约56.5的可双固化聚氨酯丙烯酸酯。
本发明以含羟基官能团的多元醇化合物、丙烯酸羟基酯和异氰酸酯为反应原料，在产品制备方法上，先利用丙烯酸羟基酯和异氰酸酯生产含C＝C双键的NCO封端预聚物，再通过与过量的含羟基多元醇化合物制得系列不同羟值含量的聚氨酯丙烯酸酯，与含活泼异氰酸酯活性基团的双固化聚氨酯相比，此类型含羟基的双固化聚氨酯具有良好的储存稳定性；与此同时，此双固化聚氨酯丙烯酸酯在使用时，搭配异氰酸酯固化剂，其反应速度可调，固化成膜表观效果好。
以上所述实施例仅表达了本发明得到几种实施方式，但本发明的实施方式不受上述实施例的限制。其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变，都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种双固化聚氨酯丙烯酸酯树脂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将异氰酸酯、含羟基丙烯酸酯单体、一定量的阻聚剂、催化剂置于反应容器中，通入干燥空气，缓慢升温至50～65℃，恒温反应1～3h，待NCO％反应达到理论值，得到含丙烯酰氧基的NCO封端预聚物；
S2、向步骤S1中所制备的含丙烯酰氧基NCO封端预聚物中补加剩余阻聚剂，投入多羟基化合物，控温在75～80℃，保温反应2～3小时，待NCO消耗殆尽，制备含羟基的可双固化聚氨酯丙烯酸酯。
2.根据权利要求1所述的双固化聚氨酯丙烯酸酯树脂的制备方法，其特征在于，所述多羟基化合物为多官能度羟基单体、聚合物多元醇。
3.根据权利要求2所述的双固化聚氨酯丙烯酸酯树脂的制备方法，其特征在于，所述聚合物多元醇的分子量为300～1000。
4.根据权利要求2所述的双固化聚氨酯丙烯酸酯树脂的制备方法，其特征在于，所述多羟基化合物为三羟甲基丙烷、1,2,6-己三醇、CAPA309或CAPA4101中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的双固化聚氨酯丙烯酸酯树脂的制备方法，其特征在于，所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯或苯二亚甲基二异氰酸酯。
6.根据权利要求1所述的双固化聚氨酯丙烯酸酯树脂的制备方法，其特征在于，所述含羟基丙烯酸酯单体为丙烯酸羟乙酯、季戊四醇三丙烯酸酯或双季戊四醇五丙烯酸酯中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的双固化聚氨酯丙烯酸酯树脂的制备方法，其特征在于，所述阻聚剂为对羟基苯甲醚、对苯二酚或2,6-二叔丁基对甲苯酚。
8.根据权利要求1所述的双固化聚氨酯丙烯酸酯树脂的制备方法，其特征在于，所述催化剂为辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡或钛酸四丁酯。
9.一种双固化聚氨酯丙烯酸酯树脂，其特征在于，所述双固化聚氨酯丙烯酸酯树脂使用如权利要求1-8任一项所述的制备方法制得。
10.根据权利要求9所述的双固化聚氨酯丙烯酸酯树脂，其特征在于，所述双固化聚氨酯丙烯酸酯树脂的分子结构式为：
其中，R1为丙烯酸羟基酯反应后剩余基团；R2为异氰酸酯反应后剩余基团；R3为多羟基化合物反应后剩余基团。
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