[发明专利]一种聚氨酯丙烯酸酯及其制备方法以及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚氨酯丙烯酸酯及其制备方法以及在配制光/湿气双固化保形涂料中的应用。

背景技术

涂敷在已焊插接元件的印刷线路板上的保护性涂料通常称为保形涂料(conformal coating)。它既能使电子产品免受外界有害环境的侵蚀，如尘埃、潮气、化学药品、霉的腐蚀作用以及外物刮损、短路等人为操作错误，又可延长电子器件的寿命，提高使用的稳定性从而使电子产品的性能得到改善。

保形涂料的固化方式分为光固化、热固化、潮气固化、电固化和空气固化。光固化型的保形涂料具有固化速度快、适用于热敏性的底材、初始投资低、低挥发性溶剂含量、节省空间等优点。采用光固化保形涂料，可大大提高线路板的涂装生产效率，而且也便于对线路板进行修复和局部快速涂敷保护。但小区域阴影固化成为制约该技术向各类复杂线路板推广应用的关键问题。因此，现在研制的保形涂料都采用光、暗条件下均可固化的双重固化机理，它既可保证线路板上大部分区域迅速固化，便于后续工艺的实施，又能保诬少量阴影区域在短期内固化完全，不仅提高了线路板涂装生产效率，而且保证了保形涂层的全面固化，可适用于各种复杂类型线路板的涂敷保护。常见的双重固化有光一空气固化、光一热固化和光-潮气等。光一空气双固化体系中的空气固化是利用类似于干性油的固化机理。干性油是一种不饱和长链酯，含有-CH＝CH-CH₂-CH＝CH-链节，在适当的倦化剂存在下，容易被空气中的氧气氧化而交联固化。烯丙基醚结构(-O-CH₂-CH＝CH-)也具有类似的空气固化性质。美国专利US5,712,321提出把多异氰酸根交联剂(如SantolinkXI-100)及催化剂加入光固化体系中，赋予其空气固化的特性。XI-100的结构如下：

这种交联剂中的不饱和双键光固化性能较低。同时，在暗固化时，光固化组分(含丙烯酰氧基的低聚物或单体)参与空气固化的能力有限。

另一暗固化机理是热固化，通常在80℃左右的温度下处理0.5～2小时而固化。这种固化手段相对来说较容易实现，但缺点是需要加热，对于热敏感的电子线路版来说并不适合。而且还要消耗用于加热的额外能源。

潮气固化是利用空气中的潮气(水蒸气)与成膜物质中的官能团作用而发生交联反应，从而形成固化交联膜美国专利US 5,516,812提出了一类含硅氧烷官能团的光/潮气固化保形涂料。其潮气固化是利用硅氧烷官能团与空气中的潮气(水)发生水解反应形成硅一氧一硅交联网络，由于硅的存在二次涂覆困难。另一种可用于潮气固化的反应是异氰酸酯的-NCO基团与水反应而交联。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种聚氨酯丙烯酸酯及其制备方法，以及这类树脂在配制光/湿气双固化保形涂料(电子线路版保护涂料)中的应用。这类聚氨酯丙烯酸酯的分子中同时含有异氰酸根和不饱和双键，前者赋予树脂的空气(湿气)固化性能，后者则赋予树脂的光固化性能。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种聚氨酯丙烯酸酯，包括以下各原料：羟基官能化(甲基)丙烯酸酯、二元醇或多元醇及含有至少两个异氰酸酯基的化合物；

其中，所述羟基官能化(甲基)丙烯酸酯、二元醇或多元醇及含有至少两个异氰酸酯基的化合物的重量比为1∶0～1∶1～2。

本发明所提供的聚氨酯丙烯酸酯其化学结构如下式(I)所示。

式1

式1中原料(II)是指羟基官能化(甲基)丙烯酸酯，其中含有至少一个羟基和至少一个(甲基)丙烯酰氧基的化合物。比如羟基官能化(甲基)丙烯酸酯包括甲基丙烯酸-2-羟乙酯(HEMA)、丙烯酸-2-羟乙酯(HEA)、甲基丙烯酸-2-羟丙酯(HPMA)、丙烯酸-2-羟丙酯(HPA)、三羟甲基丙烷二丙烯酸酯(TMPDA)或季戊四醇三丙烯酸酯(PETRA)，它们的结构分别如下列各式所示：

式1中的原料(III)为二元醇或多元醇，用于调节产物的异氰酸根含量和涂料干膜的性能。优选的原料(III)为乙二醇、己二醇、一缩乙二醇或聚乙二醇等。

式1中的原料(IV)为含有至少两个异氰酸酯基(-N-C＝O)的化合物，优选的原料有甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)或4，4’.二环己基甲烷二异氰酸酯(又称氢化二苯基甲烷二异氰酸酯，HMDI)，TDI三聚体，HDI三聚体MDI三聚体，IPDI三聚体，以及混合三聚体等。它们的结构如下列各式所示：