[发明专利]一种UV固化高透明POSS改性有机硅-蓖麻油聚氨酯材料及其制备和应用

权利要求书

1.一种UV固化高透明POSS改性有机硅-蓖麻油聚氨酯材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：

(1)将羟基倍半硅氧烷、氨基封端/羟基封端聚硅氧烷和蓖麻油混合升温至100～120℃减压脱水后降温至30～60℃，惰性气氛保护下加入二异丁基月桂酸锡，在机械搅拌下向混合物中滴加二异氰酸酯，反应获得异氰酸酯封端聚氨酯预聚物，随后在20～80℃下向所得预聚物中加入羟基丙烯酸酯，反应完毕后获得丙烯酸酯封端、倍半硅氧烷改性的有机硅-聚氨酯；

所述二异氰酸酯为2,4-甲苯二异氰酸酯和2,6-甲苯二异氰酸酯异构体混合物，二苯基甲烷二异氰酸酯，1,6-己二异氰酸酯，异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或几种的混合物；

所述蓖麻油的加入量占制备所述丙烯酸酯封端、倍半硅氧烷改性的有机硅-聚氨酯原料总质量的30wt％～40wt％；

所述羟基倍半硅氧烷具有如下式(III)所示结构：

(2)将巯丙基烷氧基硅烷和二官能烷氧基硅烷、三官能烷氧基硅烷在有机溶剂中、在酸性催化剂催化下，在30～80℃共水解-缩合反应0.5～12h，水洗至中性后130mmHg/170℃减压至5min内无馏分出来后，获得澄清透明的含巯丙基硅氧链节的聚硅氧烷；

所述巯丙基烷氧基硅烷为巯丙基甲基二甲氧基硅烷、巯丙基甲基二乙氧基硅烷、巯丙基三甲氧基硅烷、巯丙基三乙氧基硅烷中的一种或几种的混合物；

所述二官能烷氧基硅烷为二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、甲基苯基二甲氧基硅烷、甲基苯基二乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷中的一种或几种的混合物；

所述三官能烷氧基硅烷为甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷中的一种或几种的混合物；

所述有机溶剂为甲苯、二甲苯、石油醚、四氢呋喃、醋酸丁酯中的一种或几种的混合物，其用量为所述巯丙基烷氧基硅烷、二官能烷氧基硅烷、三官能烷氧基硅烷质量总和的0.5～4倍；

所述酸性催化剂为盐酸、硫酸、三氟甲磺酸、对甲苯磺酸中的一种或几种的混合物，其用量为所述巯丙基烷氧基硅烷、二官能烷氧基硅烷、三官能烷氧基硅烷质量总和的0.05wt％～5wt％；所述酸性催化剂以水溶液的形式加入，其中水的用量为所述巯丙基烷氧基硅烷、二官能烷氧基硅烷、三官能烷氧基硅烷的烷氧基摩尔数总和的1～2.5倍；

所述巯丙基烷氧基硅烷摩尔数与其他烷氧基硅烷摩尔数总和之比为0.05～0.65:1，所述巯丙基烷氧基硅烷、二官能烷氧基硅烷、三官能烷氧基硅烷中的所有有机基团与硅原子摩尔比R/Si为1.3～2.0:1；

(3)将步骤(1)得到的丙烯酸酯封端、倍半硅氧烷改性的有机硅-聚氨酯和步骤(2)得到的含巯丙基硅氧链节的聚硅氧烷，按照丙烯酸酯基和巯基摩尔比3:1混合均匀，然后经130mmHg/25～40℃减压脱气泡5～30min，经UV固化10～120s，获得所得UV固化高透明POSS改性有机硅-蓖麻油聚氨酯材料；

所述UV固化高透明POSS改性有机硅-蓖麻油聚氨酯材料在400～800nm光波长范围内透光率95％，硬度3H～9H，拉伸强度0.5～10.5MPa，起始热分解温度250～290℃，吸水率不大于2.80wt％，水接触角为105.0～109.8°。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述氨基封端/羟基封端聚硅氧烷为两端为氨基的二甲基聚硅氧烷、两端为氨基的甲基苯基聚硅氧烷、两端为羟基的二甲基聚硅氧烷、两端为羟基的甲基苯基聚硅氧烷中的一种或几种的混合物。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述氨基封端/羟基封端聚硅氧烷的分子量为800～15000。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述羟基倍半硅氧烷质量为所述氨基封端/羟基封端聚硅氧烷质量的0.5％～20％。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述二异丁基月桂酸锡的加入量占制备所述丙烯酸酯封端、倍半硅氧烷改性的有机硅-聚氨酯原料总质量的0.1wt％～0.4wt％。