[发明专利]一种低收缩双重固化活性单体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明专利涉及紫外光固化领域，具体涉及一种低收缩双重固化活性单体及其制备方法。

背景技术

丙烯酸酯的固化聚合反应是在引发剂存在的条件下，通过加热或UV照射产生的自由基引发双键聚合交联。如以下反应式所示丙烯酸酯胶的固化机理是碳-碳双键在自由基的作用下加成变成碳-碳单键。在聚合过程中，本来以范德华力作用的丙烯酸酯单体分子，变成了共价键连接，相应原子间的距离从0.3～0.5nm缩短到0.154nm，缩短了约一半。这样，原子在聚合物中的排列比在单体中紧密得多，导致聚合过程中的体积收缩。其原理如以下反应式所示：

然而体积收缩会造成涂层应力，降低附着力，影响涂覆的尺寸等问题。所以研究低收缩的UV固化体系，特别是低收缩的丙烯酸酯活性单体非常的重要。氧杂环丁烷结构是四元环，当四元环被打开后会形成伸展开的结构，使得体积发生低收缩，所以当该活性单体参与双重固化的时候，双键部分是体系收缩，四元环部分是体系膨胀，其原理如以下反应式所示：

发明内容

为了解决上述单体固化后体积严重收缩的问题，本发明提供了一种低收缩双重固化活性单体及其制备方法，所述单体含有氧杂丁环结构，该结构在固化过程中具有体积膨胀的能力，具有该结构的单体能有效利用氧杂丁环开环时的膨胀效果去抵消单体双键聚合的体积收缩效果，使得整个单体在聚合交联后体积不发生较大收缩，降低涂层应力和提高附着力。

本发明的技术方案为：一种低收缩双重固化活性单体，其特征在于，所述活性单体具有如下结构：

其中R＝-H或-CH₃。

一种低收缩双重固化活性单体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)向烧瓶中加入3-乙基-3-氧杂环丁烷3-甲氧基丁醇或3-乙基-3-氧杂环丁烷甲醇，然后加入缚酸剂和阻聚剂；

2)再将烧瓶置于0-5℃冰水浴中，将烧瓶中物质混合均匀后向烧瓶中滴加(甲基)丙烯酰氯，边滴加边搅拌，在1-2小时左右滴加完毕；

3)将滴加完毕(甲基)丙烯酰氯的烧瓶放置于20-30℃的室温条件下反应3-5小时；

4)将步骤3)中所得反应生成物过滤去除反应生成的盐，得到滤液；

5)将所述滤液用5％氢氧化钠碱洗分液取下层液体，洗涤2次后，用10％的氯化钠溶液水洗1次，再用去离子水洗涤2次后，分液得到目标滤液，所述目标滤液使用旋转蒸发仪40-60℃旋干，得到产物。

所述3-乙基-3-氧杂环丁烷3-甲氧基丁醇或3-乙基-3-氧杂环丁烷甲醇与(甲基)丙烯酰氯的摩尔比为1:1.0～1.1。

所述缚酸剂与(甲基)丙烯酰氯的摩尔比为1.5-2.0:1。

所述步骤1)中缚酸剂包括但不限于三乙胺、碳酸钾中的一种或三乙胺与碳酸钾以任意比例的混合物。

所述步骤1)中阻聚剂的含量为总质量的0.001-0.1％，所述总质量即所述步骤1)和步骤2)烧瓶中加入的所有原料的质量总和。

所述步骤1)中的阻聚剂包括但不限于对羟基苯甲醚、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚中的一种或对羟基苯甲醚与2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚的任意比例的混合物。

本发明的技术效果为：

(1)本发明所述单体其结构内含氧杂丁环，固化过程中体积发生膨胀，单体整体相对其他普通单体具有较低的收缩率；单体聚合后形成的涂层应力低，附着力高；

(2)所述单体较低的毒性，很淡或没有气味，对皮肤和眼睛的刺激非常小，吸水性很低；具有极好的粘附力和表面平滑度；

(3)所述单体的氧杂四元环可以参与阳离子固化，双键又可以参与自由基固化，且固化活性较高；

(4)所述制备方法简单，反应过程稳定易控，产率高。

附图说明

图1为本发明中实施例1中产物的傅里叶变换红外谱图。

图1中，从横纵坐标的交点为起始点，依次往后的峰值为：3436.73、2967.82、2930.48、2868.23、1727.08、1633.71、1619.19、1459.43、1409.63、1376.43、1297.59、1272.69、1191.78、1110.86、1058.99、982.22、810.01。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明做进一步说明。

实施例1