[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

说明书

本发明公开了一种UV固化高透明POSS改性有机硅‑蓖麻油聚氨酯材料及其制备方法和在制作UV固化环保实木家具漆、柔性电子器件中的应用。该制备方法是将羟基倍半硅氧烷与羟基封端/氨基封端聚硅氧烷、蓖麻油、二异氰酸酯共聚反应后，用羟基丙烯酸酯封端，制备丙烯酸酯基封端的倍半硅氧烷改性有机硅‑蓖麻油聚氨酯预聚物，将其与含巯丙基硅氧链节的聚硅氧烷按比例混合均匀并经真空脱泡10～30min后，经UV固化10～120s，可得透光率95％(光波长范围400～800nm)、硬度3H～9H、拉伸强度0.5～10.5MPa、起始热分解温度250～290℃、与基材附着力优良的UV固化高透明POSS改性有机硅‑蓖麻油聚氨酯材料。

技术领域

本发明涉及功能高分子材料技术领域，具体涉及一种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。

背景技术

紫外光(UV)固化是一种节能环保的新技术，具有固化快，环境友好等优点[L.Xue,Y.Y.Zhang,Y.J.Zuo,et al.,Preparation and characterization of novel UV-curingsilicone rubber via thiol-ene reaction[J],Mater.Lett.,2013,106(34):425-427]，已被广泛应用于涂料、油墨和电子封装等重要领域。传统UV固化高分子多用石油化工原材料，随着石油化工原料的逐渐消耗，石油资源总有枯竭之日。因此，在全球能源危机日益严重之际，用绿色、廉价的生物基原料代替石油化工原料，已成为当今UV固化材料研究的热点。作为重要的可再生的生物基原料，植物油因为具有来源丰富，低毒性，可生物降解性等优点，在UV固化新材料研究和应用中引起人们的广泛关注。中国发明专利申请CN102633983A公开了一种UV固化硅氧烷封端的有机硅嵌段聚氨酯的制备方法，具体是将聚酯多元醇或聚醚多元醇、端羟基硅油和蓖麻油等滴加到芳香族或脂肪族二异氰酸酯中，获得有机硅嵌段聚氨酯预聚体，然后在有机锡催化剂下，将带活性氢的硅氧烷加入到上述有机硅嵌段聚氨酯预聚体中，反应得到稳定的硅氧烷封端的有机硅嵌段聚氨酯预聚体，加入UV引发剂，经UV固化可得有机硅改性UV固化聚氨酯材料。中国发明专利ZL201610556092.0公开了一种具有强附着力的光固化UV涂料，包括底漆、中漆和面漆，这些涂料均由蓖麻油基UV固化聚氨酯丙烯酸酯、有机硅改性聚氨酯丙烯酸酯和聚醚改性有机硅流平剂和UV引发剂制得，这些涂料不仅流平效果好，固化速度快，挥发性有机物质排放少、耐水解、耐低温、电绝缘性好，其附着力更是优越。中国发明专利申请CN201710154932.5用蓖麻油改性多元醇作扩链接制备了一种紫外光固化水性聚氨酯丙烯酸酯油亮皮革涂饰剂，该涂饰剂具有低粘度、绿色环保、固化速度快等特点，特别适合用作皮革或人造革的涂饰剂。中国发明专利ZL201710699373.6用双甘油基树枝状大分子聚氨酯预聚物、蓖麻油基聚氨酯预聚物、复合活性单体、无机复合填料、乙酰柠檬三丁酯、紫外光固化剂，脂肪族聚异氰酸酯固化剂、羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯和环氧基硅烷偶联剂制备的双重固化无溶剂型聚氨酯卷材涂料，所得涂料产品为无溶剂环保型涂料，具有良好的附着力、耐MEK擦拭和耐高低温等优点。中国发明专利申请CN202010895159.X将蓖麻油、蓖麻油酸和酯化反应产物与二异氰酸酯、聚乙二醇丙烯酸酯和阻聚剂反应获得星型蓖麻油基水性UV固化预聚物后，将产物与植物油基反应型非离子表面活性剂、自由基光引发剂和阳离子光引发剂混合，加水分散均匀，获得蓖麻油基水性光固化非离子乳化液，可作为环保型涂料、油墨和胶黏剂领域的成膜基料。但是，上述基于蓖麻油的UV固化材料透光率并未涉及，并且这些UV固化材料的热稳定性较差。

透明有机硅高分子材料在柔性显示、可穿戴设备、无线通信、人机交互、生物医疗等领域有着广泛的用途[陈颖,柔性电子技术产品实现远程智慧医疗新模式[J],机器人产业,2018,6,82-83]。然而，未经补强的纯有机硅透明材料的拉伸强度非常低(不高于0.5MPa)，这制约了有机硅光学透明高分子材料在柔性透明电子器件领域的应用。虽然采用纳米二氧化硅(白炭黑)或MQ树脂增强有机硅材料，但白炭黑增强所得材料透光率很低，MQ树脂制备可控性差，污染大。