[发明专利]一种聚氨酯预聚体及其制备方法和紫外光固化聚氨酯预聚体组合物

说明书

本发明所提供的聚氨酯预聚体为一种新型的环保型非异氰酸酯聚氨酯，不含高毒性和高湿敏性的异氰酸酯基，对环境无污染、对人体健康无伤害。本发明所提供的制备方法操作过程简单，工艺优化，原料来源广泛，反应选择性高，制备过程安全清洁。将本发明所提供的聚氨酯预聚体和光引发剂混合，可得到一种低粘度的紫外光固化组合物，体系中不含任何活性稀释剂，固化过程中不会收缩变形，可广泛应用于制备一种低粘度、不含活性稀释剂、对人体刺激性小且绿色环保的紫外光固化聚氨酯涂料、3D打印光敏树脂、紫外光固化聚氨酯油墨或紫外光固化聚氨酯胶黏剂。

技术领域

本发明属于紫外光固化聚氨酯预聚体技术领域，具体涉及一种聚氨酯预聚体及其制备方法和紫外光固化聚氨酯预聚体组合物。

背景技术

紫外光固化是20世纪70年代出现的一种快速表面处理的先进技术，它与电子束固化统称为辐射固化。通过利用紫外光引发具有化学活性的液态材料快速交联聚合，瞬间成固态材料，是一种高效、环保、节能的表面处理技术。常见的紫外光固化聚氨酯产品为UV涂料、UV油墨和UV胶黏剂，其最大的特点是固化速率快，一般在几秒到几十秒之内实现固化。UV涂料是一种重要的、用途广泛的化工材料，涂布于物体表面可快速固化形成一层薄膜，用于保护和装饰物体表面，不仅能提高被涂物体的使用寿命和使用效能，还能赋予物体一些特殊的功能。

目前，市场上的紫外光固化聚氨酯涂料通常由聚氨酯预聚体、活性稀释剂、光引发剂和助剂四种组分制备而成。传统聚氨酯预聚体的合成单体多为异氰酸酯和多元醇，异氰酸酯毒性较高，无论对环境还是对生产、使用人员均有较大的负面影响。而且为了施工的方便，聚氨酯涂料中通常含有较多的低分子量活性稀释剂，这将会引起人体皮肤的过敏或者不适，特别是在一些多孔材料上面使用时，稀释剂容易进入孔隙导致不能固化，这会导致被涂物体长期有异味，同时稀释剂的存在也会大大影响涂料的综合性能。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种聚氨酯预聚体及其制备方法和聚氨酯预聚体组合物应用于制备一种低粘度、不含活性稀释剂、对人体刺激性小且绿色环保的紫外光固化聚氨酯涂料。

为实现上述目的，本发明的具体技术方案如下：

一种聚氨酯预聚体，其化学结构式为：

其中，R₁选自-H、苯基或C_1～12烷基；

R₂选自中的一种或两种，n＝4～9；

R₃选自x+y+z＝5～6；

R₄选自

本发明还提供了一种上述聚氨酯预聚体的制备方法，包括：

a)在惰性气体下，环碳酸酯类化合物和胺类化合物在催化剂的作用下进行反应，得到第一反应中间体；

b)将步骤a)得到的第一反应中间体和丙烯酸类化合物在阻聚剂存在的条件下进行反应，得到所述聚氨酯预聚体。

优选的，步骤a)中所述惰性气体包括氮气和氩气；

所述环碳酸酯类化合物为碳酸乙烯酯、1-甲氧基-碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯；

所述反应在50～150℃下反应5～48h。

优选的，步骤a)中所述胺类化合物为N-(2-羟乙基)乙二胺、二元胺或三元胺；

所述二元胺为异佛尔酮二胺、聚醚胺D-400、聚醚胺D-230或聚醚胺D-2000；

所述三元胺为聚醚胺T-403。

优选的，步骤a)中所述催化剂为碳酸铯；