[发明专利]一种可光热双固化的聚氨酯聚合物、制备方法及其复合材料

说明书

本发明公开一种可光热双固化的聚氨酯聚合物、制备方法及其复合材料，其中可光热双固化的聚氨酯聚合物中包含以下组分：异氰酸酯组分（A）、有机多元醇组分（B）、含活性不饱和键的胺类化合物（C）、活性稀释剂（D）、固化剂组分一（E）、固化剂组分二（F）；固化上述聚氨酯聚合物和增强材料的混合物从而制备相应的复合材料，其中所述固化方式为光热双固化。所述聚氨酯聚合物具有低水敏感性和高固化效率和低TVOC，而基于聚氨酯聚合物的复合材料力学性能优异。

技术领域

本发明涉及一种可光热双固化聚氨酯聚合物、制备方法及其复合材料，具体地涉及含有活性不饱和键封端的可光热双固化的聚氨酯聚合物及其制备方法，其中所述聚氨酯聚合物包含有机异氰酸酯、有机多元醇、含活性不饱和键的胺类化合物、固化剂组分一、固化剂组分二、活性稀释剂。本发明另一方面涉及一种聚氨酯复合材料，所述复合材料通过在光热条件下固化聚氨酯聚合物和增强材料的混合物完成制备。

背景技术

聚氨酯树脂是一种良好的热固性树脂材料，因其具有优异的耐疲劳性、良好的冲击韧性、极强的稳定性和耐化学腐蚀性，被广泛的应用于发泡材料、弹性体、粘合剂、铺装地面、防水材料、纤维、合成皮革、水性涂料等多种类型，被广泛应用在石油管道、交通运输、建筑保温、纺织服装、医疗器械、体育器材等方面。

聚氨酯树脂材料中残留的大量的异氰酸酯基团，异氰酸酯基团的高活性导致其具有高水敏感性和温度敏感性。因此，聚氨酯树脂在存储条件较为苛刻，其储存条件通常是-5℃～25℃且对包装物密封条件及环境湿度要求高，导致其存储和运算成本较高。同时，聚氨酯树脂的高水敏感性会使反应体系吸水，其异氰酸根基团与水反应生成二氧化碳气体，导致其发泡，影响制品外观及性能；同时水分的吸入会加快反应速度，导致了其操作窗口较短，不利于其应用于需要较长操作周期的开放体系和温度、湿度复杂和环境体系，如预浸料、风电拉挤、门窗等行业。当前解决聚氨酯树脂高水敏感性的方法主要在聚氨酯多元醇组合物(工业称白料)中添加可以吸水的小分子物质，如分子筛或沸石，以降低聚氨酯反应体系中的水分；但分子筛、沸石等小分子物质随时间增加会提高聚氨酯反应体系的反应性，反应速度加快，操作时间减少，不利于聚氨酯树脂的使用。

CN105199075A公布了一种通过热引发的可自由基固化的聚氨酯复合材料，其特征在于异氰酸酯反应性组分中添加(甲基)丙烯酸羟烷基酯的有机化合物，使反应体系同时存在自由基聚合反应和异氰酸酯基与羟基的加成聚合反应，其作用是降低聚氨酯树脂的水敏感性，但是其依旧采用传统A、B组分共混的工艺路线，并没有完全解决聚氨酯树脂的水敏感性等问题，如聚氨酯树脂在运输过程中依旧存在高度水敏感性，对运输和储存条件要求严格。在该专利中复合材料的固化方式依旧采用高温热固化，其存在能源消耗高、操作安全性低及固化效率低等问题。

CN109666115B公布了一种氨基硅烷封端改性聚氨酯树脂及其制备方法，其特征在于利用氨基硅烷对异氰酸酯基封端的预聚体进行二次封端，加入分子链调节剂得到氨基硅烷封端改性的聚氨酯树脂；该方法主要应用于密封胶领域，产品以薄制品为主，不利于厚制品领域的使用，尤其需要高力学性能的复合材料领域；同时，其分子链调节剂多采用苯酚、乙醇、醇胺等小分子，挥发性强， TVOC高。

另外，在使用不饱和树脂、氨基树脂或乙烯基树脂的模压成型工艺中，都需要使用大量含有乙烯基或酰胺基反应性小分子单体，如苯乙烯、丙烯酰胺、二苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯等单官能度的有机小分子，在模压成型过程中，单官能度的有机小分子单体参与聚合反应活性不足，因此，其不能完全参与聚合反应，导致大量小分子游离于聚合物之外，从而成为VOC(挥发性有机化合物) 来源，使制品的TVOC(总挥发性有机化合物量)值高，危害使用者健康。CN 109734890A虽然公布了一种使用甲基丙烯酸羟乙/丙酯代替苯乙烯作为活性稀释剂制备不饱和树脂的方法，利用甲基丙烯酸羟乙/丙酯的沸点比苯乙烯高的特点来降低VOC和TVOC排放，但甲基丙烯酸羟乙/丙酯的沸点仍较低(57-67℃)，在中高温熟化的过程中并不能完全阻止小分子的挥发。

因此，需要开发一种低水敏感性、固化效率高、低TVOC的聚氨酯树脂是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。