[发明专利]一种高耐磨光固化芳醚基环氧丙烯酸酯/纳米二氧化硅复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无机/有机高分子复合材料领域，具体涉及到一种高耐磨光固化芳醚基环氧丙烯酸酯/纳米二氧化硅复合材料及其制备方法。

背景技术

随着社会的发展以及电子电器等高端市场需求的提升，现有环氧丙烯酸光固化树脂表现出的硬度偏低、表面容易被刮擦、耐磨损性差、易吸水和耐溶剂性能差等缺点日益凸显，为此，亟需研发出一系列耐高温耐磨等高性能光固化树脂，以满足高端市场需求。由于纳米材料具有较为特殊的性能，在涂料中加入无机纳米粒子后可大幅度提高涂层的耐磨性，还可显著提高材料的耐热性、抗氧化性等性能，其应用前景十分广阔。但是纳米粒子在涂料中存在容易出现团聚，不易分散，难以稳定等问题，因此通过有机-无机杂化方式来提高纳米粒子与树脂的相容性，同时提高涂料的耐热耐磨性能，颇具吸引力。李宏涛等[紫外光固化涂料耐磨性的研究。河北化工，2005,4,42]通过向聚氨酯丙烯酸酯中添加纳米二氧化硅提高涂料的耐磨性，当二氧化硅含量增加到10％以后，二氧化硅颗粒开始团聚，导致涂料的耐磨性减弱。FrankBauera等[Trialkoxysilane graftingontonanoparticles for the preparation of clear coat polyacrylate systems with excellent scratch performance.Progress in Organic Coatings,2003,47,147]通过纳米二氧化硅与含硅甲氧基丙烯酸酯单体反应制备改性二氧化硅纳米粒子，与常规聚氨酯型丙烯酸酯低聚物有良好的相容性，其复合涂层当杂化纳米二氧化硅质量分数为35％时，涂膜磨损量从68mg降低到20mg。R.D.Toker等[UV-curable nano-silver containing polyurethane based organic–inorganic hybrid coatings.Progress in Organic Coatings,2013,76,1243]使用HEPMPO改性异氰酸酯基硅烷制得有机无机杂化甲氧基硅烷MSTPOU，以聚氨酯丙烯酸酯为主低聚物，使用三甲氧基乙烯基硅烷(MPTMS)和制备的有机无机杂化硅烷为偶联剂制备光固化树脂，以纳米银粉为耐磨粒子，结果表明加入硅烷偶联剂可提高涂膜的硬度、耐磨性和耐热性，加入纳米银粉也可以提高涂膜的硬度和耐磨性。目前，已见于报道的主要为杂化硅烷改性的丙烯酸酯单体，涂料的耐磨性能虽有所改善，但耐热性能和综合性能还有待进一步提升。迄今为止，本发明的一种耐磨可光固化芳醚基环氧丙烯酸酯/纳米二氧化硅复合材料其结构和制备方法，尚未见公开出版报道。

发明内容

本发明的第一个目的是在于提供一种新型结构、具有优异耐磨性能和良好热稳定性和化学稳定性的芳醚基环氧丙烯酸酯/纳米二氧化硅复合材料。

本发明的第二个目的是在于提供一种可光固化的芳醚基环氧丙烯酸酯/纳米二氧化硅复合材料。

本发明的第三个目的是在于提供一种步骤简单、操作便捷制备芳醚基环氧丙烯酸酯/纳米二氧化硅复合材料的方法。

本发明的第四个目的是在于提供所述芳醚基环氧丙烯酸酯/纳米二氧化硅复合材料在耐磨涂层方面的应用，涂层硬度大、耐磨损性优，可重复使用，具有广泛应用前景。

本发明提供了一种高耐磨光固化芳醚基环氧丙烯酸酯/纳米二氧化硅复合材料，包含具有式I结构四官能度芳醚基环氧丙烯酸酯低聚物：

其中，-X-表示结构单元：中任意一种；

其中，为结构单元中一种或几种；

本发明提供的一种耐磨光固化芳醚基环氧丙烯酸酯/纳米二氧化硅复合材料，还包含具有式II结构的巯基改性二氧化硅纳米粒子：

其中，-R-为结构单元-CH₂-、-CH₂-CH₂-、-CH₂-CH₂-CH₂-、-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-中的一种；其中,表示二氧化硅纳米粒子；

本发明提供的一种耐磨光固化芳醚基环氧丙烯酸酯/纳米二氧化硅复合材料，所述的纳米二氧化硅粒子尺寸为10～200纳米。

本发明还提供了一种耐磨光固化芳醚基环氧丙烯酸酯/纳米二氧化硅复合材料的制备方法，具体是；