[发明专利]一种光固化磷-氮阻燃丙烯酸树脂及其制备的光固化涂料

说明书

本发明公开了一种光固化磷‑氮阻燃丙烯酸树脂，所述树脂的磷源由具有活泼磷氢键的磷酸酯提供，氮源由含氮环氧树脂提供；所述磷酸酯的磷元素与含氮环氧树脂的氮元素的摩尔比为1～3:1；利用其制备光固化涂料，可以提供优异阻燃性能的同时、也改善了涂层的热稳定性以及刚性和力学性能。

技术领域

本发明涉及有机树脂合成技术领域，尤其是涉及一种光固化磷-氮阻燃丙烯酸树脂及其制备的光固化涂料。

背景技术

紫外光(UV)固化涂料体系一般由低聚物、活性稀释剂、光引发剂和其他助剂组成。与传统的热固化涂料相比，紫外光固化涂料具有固化速度快、节能环保等优点，已经被广泛应用在木器家具、光纤涂层、食品包装、杂志封面等多个领域。然而其和许多高分子树脂一样，都是由碳、氢元素组成，因此具有高度可燃性和产烟量大等问题，从而限制了在更多新领域的应用。因此，制备合成阻燃型UV固化涂料尤为重要。

目前用于改性UV涂料的阻燃剂从元素上可以大致分为卤系阻燃剂和无卤系阻燃剂，卤系阻燃剂在燃烧过程中会产生大量二恶英这样的有毒气体，在有些地方已被禁止使用。无卤系阻燃剂应用更多的是磷系、氮系这样的环保型阻燃剂，但磷系阻燃剂的单独使用会增大添加量，且添加量大时会降低涂层的透明度，与基体树脂相容性差等缺点。因此，研究学者提出磷-氮协同阻燃体系来弥补磷系阻燃剂的不足。但也会存在由于含磷单体和含氮单体磷氮元素比例不合适、单体热稳定性不好和交联密度不够大，而导致涂层的阻燃性能、热稳定性、固化速度和力学性能下降。

发明内容

本发明的目的是解决现有紫外光固化阻燃涂层存在的不足，提供了一种高附着力、高硬度、热稳定性良好、优异阻燃性能的磷-氮紫外光固化涂料及其制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种光固化磷-氮阻燃丙烯酸树脂，所述树脂的磷源由具有活泼磷氢键的磷酸酯提供，氮源由含氮环氧树脂提供；所述磷酸酯的磷元素与含氮环氧树脂的氮元素摩尔比为1～3:1。

优选方案，光固化磷-氮阻燃丙烯酸树脂的结构如通式(1)所示：

通式(1)中，n为2、3或4；

EP为中的一种；

R₁、R₂、R₃、R₄分别独立的为-H、-CH₃、中的一种或多种；

R₅为中的一种或多种。

一种所述光固化磷-氮阻燃丙烯酸树脂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将酸酐单体、含磷阻燃剂单体和有机溶剂I混合，在30～70℃下反应4～8h，经过重结晶、真空干燥得到含磷酸酐中间体；

优选地，所述酸酐单体为马来酸酐、衣康酸酐、2-甲基马来酸酐中的一种或多种；所述含磷阻燃剂单体为9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物、亚磷酸二甲酯、亚磷酸二乙酯、亚磷酸二苯酯中的一种或多种；所述有机溶剂I为1,4-二氧六环、四氢呋喃、乙醇、二氯甲烷、甲醇、乙腈中的一种或多种。

进一步优选，所述酸酐单体与含磷阻燃剂单体的摩尔比为1:1；所述有机溶剂I的用量要确保酸酐单体与含磷阻燃剂单体的浓度为0.5～1.5g/mL。

(2)将含磷酸酐中间体、丙烯酸单体、有机溶剂II、阻聚剂I和催化剂I混合，在90～130℃下反应4～10h，再经去离子水沉淀、真空干燥得到含磷丙烯酸中间体；

优选地，所述丙烯酸单体为丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、1,3-丙三醇二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯中一种或多种；所述有机溶剂II为1,4-二氧六环、N,N-二甲基甲酰胺、甲苯、二甲基亚砜、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基-吡咯烷酮中的一种或多种。