一种高折射率的辐射固化树脂及制备方法技术

本发明专利技术涉及聚合物树脂及其合成的技术领域，特别是涉及一种高折射率的辐射固化树脂及制备方法，树脂包括：齐聚物、聚丙烯纤维、脲醛树脂预聚液、纳米粉末、钛酸酯、光引发剂、固化剂、助催化剂、增韧剂、增塑剂和活性稀释剂。制备方法包括：将脲醛树脂预聚液、齐聚物和聚丙烯纤维搅拌混合后放入压力为0.3～0.5Mpa的环境中静置，取出加入其余物料混合，真空除泡后注入玻璃模具中，辐射固化，脱模即得高折射率的辐射固化树脂。本发明专利技术解决现有技术中树脂的折射率偏低以及树脂质量不稳定的问题，提供的树脂具有折射率改并且采用紫外辐射固化达到100％固化的效果，树脂的质量稳定，并且制备过程较为便利，利于工业化大规模生产。

A radiation curing resin with high refractive index and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种高折射率的辐射固化树脂及制备方法
本专利技术涉及聚合物树脂及其合成的
，特别是涉及一种高折射率的辐射固化树脂及制备方法。
技术介绍
辐射固化是一种借助于能量照射实现化学配方(涂料、油墨和胶粘剂)由液态转化为固态的加工过程。辐射固化涂料是利用中、短波(300-400纳米)UV光的辐射能量引发含活性官能团的高分子材料(树脂)聚合成不溶不熔的固体涂膜的涂料品种。辐射固化是利用电磁辐射(如紫外线UV或电子束EB照射涂层)，产生辐射聚合、辐射交联等反应。迅速将低分子量物质转变成高分子量产物的化学过程，体系中不含溶剂或含极少量溶剂，辐照后液膜几乎100％固化，因而VOC(挥发性有机化合物)排放量很低。在辐射固化中，UV固化应用领域最为广泛。需要UV固化灯管，和UV灯相匹配的UV变压器(镇流器)，UV电容(触发器)，UV反射灯罩等核心部分，以及相关的冷却系统，控制系统，传输系统等制作的UV固化设备可以进行高效固化。EB电子束固化是辐射固化领域里的另一种主要能量来源，但因其设备投资非常大，因此限制了其应用紫外固化是用紫外线来照射液态的UV照射可硬化的材料"而使它硬化的制程,工业用的UV波长以200nm到400nm为其应用范围。UV固化机现今以汞灯光源为主流被采用了很长时间。汞灯的原理是电压激发灯内的汞变为汞气体发出紫外线、可见光及红外线。在现有技术中，树脂为了有效地减少界面折射带来的光损失，尽可能提高出光效率，要求封装材料的折射率尽可能高，而大多数的折射率偏低，因此不利于光的输出。在现有技术中，树脂固化常规采用固化剂加热，固化不彻底，制得树脂质量不稳定。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种高折射率的辐射固化树脂，用于解决现有技术中树脂的折射率偏低以及树脂质量不稳定的问题，同时，本专利技术还将提供一种高折射率的辐射固化树脂的制备方法。本专利技术提供的树脂具有折射率改并且采用紫外辐射固化达到100％固化的效果，树脂的质量稳定，并且制备过程较为便利，利于工业化大规模生产。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术的第一方面，提供一种高折射率的辐射固化树脂，所述高折射率的辐射固化树脂包括重量份数的如下组分：50～100份的齐聚物，5～10份的聚丙烯纤维，10～20份的脲醛树脂预聚液，3～10份的纳米粉末，5～15份的钛酸酯，3～10份的光引发剂，1～5份的固化剂，5～15份的助催化剂，1～5份的增韧剂，1～5份的增塑剂，20～50份的活性稀释剂。辐射固化树脂通过齐聚物、固化剂、活性稀释剂和光引发剂辐射固化；通过在树脂中添加聚丙烯纤维，增强树脂的整体强度；通过添加脲醛树脂预聚液增强树脂的交联固化程度，两者结合可提高树脂的抗拉伸强度、断裂伸长率等方面物理性能指标；通过添加纳米粉末提高树脂的耐酸碱性能、耐老化性能、透明性、折射率和韧性；通过添加助催化剂促进树脂在紫外光下固化成型，提高工作效率。通过在树脂中添加钛酸酯，提高树脂的透光率和折射率。于本专利技术的一实施例中，所述高折射率的辐射固化树脂包括重量份数的如下组分：60～80份的齐聚物，5～8份的聚丙烯纤维，10～15份的脲醛树脂预聚液，5～10份的纳米粉末，10～15份的钛酸酯，5～8份的光引发剂，3～5份的固化剂，10～15份的助催化剂，3～5份的增韧剂，3～5份的增塑剂，25～40份的活性稀释剂。在此范围内形成的辐射固化树脂的抗拉伸强度、断裂伸长率等方面物理性能指标更好。聚丙烯纤维的密度为0.90-0.92g/cm2，在所有化学纤维中是最轻的，比锦纶轻20％，比涤纶轻30％，比粘胶纤维轻40％；聚丙烯纤维具有强度高、韧性好、耐化学品性和抗微生物性好的优点。于本专利技术的一实施例中，所述齐聚物为丙烯酸环氧树脂、丙烯酸聚酯树脂、丙烯酸聚醚树脂、丙烯酸醇酸树脂、丙烯酸聚氨酯树脂、丙烯酸氨基树脂或双酚A环氧树脂；所述固化剂为聚硫醇固化剂。本专利技术中齐聚物采用丙烯酸形成的多种树脂以及环氧树脂，使用范围广，可应用于大部分树脂中。聚硫醇固化剂是多硫醇，可由β-巯基丙酸与季戊四醇反应生成多元硫醇酯，再与少量的B51环氧树脂进行加热扩链反应制得，是一种室温或低温快速固化剂。于本专利技术的一实施例中，所述脲醛树脂预聚液中甲醛、尿素和四氯化碳的摩尔比为1：(1.0～2.0)：(0.01～0.05)。通过将甲醛和尿素混合后预聚形成预聚化合物，之后与树脂材料进行交联固化，结合提高树脂的抗拉伸强度、断裂伸长率等方面物理性能指标。于本专利技术的一实施例中，所述纳米粉末为纳米二氧化钛、纳米二氧化硅和/或纳米二氧化锌中的至少一种；所述钛酸酯为钛酸四乙酯、钛酸四丙酯、钛酸四异丙酯、钛酸四丁酯和/或钛酸四异丁酯中的至少一种；所述光引发剂为二芳基碘鎓六氟磷酸盐、三芳基硫鎓六氟磷酸盐、安息香异丙醚和/或硫代丙氧基硫杂蒽酮中的至少一种；所述助催化剂为四正丁基溴化铵、三乙基苄基氯化铵、四甲烷基氯化铵、四丁基氯化铵、四丁基硫酸氢铵和/或三辛基甲基氯化铵中的至少一种；所述增韧剂为邻苯二甲酸辛.十三酯和/或邻苯二甲酸丁.十四酯；所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸二甲酯和/或邻苯二甲酸丁苄酯中的至少一种；所述活性稀释剂为N-乙烯基吡咯烷酮或三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。通过纳米粉末以及钛酸酯混合分散在树脂中，显著提高树脂的透光率和折射率。于本专利技术的一实施例中，所述纳米粉末为纳米二氧化钛；所述光引发剂为安息香异丙醚和/或硫代丙氧基硫杂蒽酮；所述活性稀释剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。纳米粉末采用二氧化钛，其与钛酸酯混合添加在树脂中，提高了树脂中钛元素的含量，并且纳米二氧化钛具有一定屏蔽紫外线的作用，还具有良好的分散性和耐候性，避免树脂在紫外线下固化时间过长或功率过大导致树脂加速老化的问题，使得树脂既可以实现快速紫外固化，也可避免树脂在紫外线下老化的问题。上述高折射率的辐射固化树脂的制备方法，包括如下步骤：步骤一、将按照上述摩尔比将甲醛、尿素混合后在预聚，预聚完成后冷却至室温后调节混合物的pH至7～8，再按照上述摩尔比加入四氯化碳，混合均匀形成脲醛树脂预聚液；步骤二、按照上述重量份的配比将脲醛树脂预聚液、齐聚物和聚丙烯纤维搅拌混合至少30min后，将混合物放入压力为0.3～0.5Mpa的环境中静置至少2h，取出后按照上述重量份的配比加入纳米粉末、钛酸酯、光引发剂、固化剂、助催化剂、增韧剂、增塑剂和活性稀释剂混合至少30min，真空除泡后注入玻璃模具中，辐射固化，脱模即得高折射率的辐射固化树脂。高折射率的辐射固化树脂的制备过程中，先进行脲醛树脂的预聚，再进行混合固化；脲醛树脂预聚液、齐聚物和聚丙烯纤维混合后加压静置，使得聚丙烯纤维更均匀的分散在混合物中，并且混合物浸渍进入聚丙烯纤维中，整体物料的均匀度更高；真空除泡后进行辐射固化，制得的树脂质量更高更稳定。于本专利技术的一实施例中，所述步骤一中预聚的温度为30～50℃，预聚的时间为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高折射率的辐射固化树脂，其特征在于，所述高折射率的辐射固化树脂包括重量份数的如下组分：50～100份的齐聚物，5～10份的聚丙烯纤维，10～20份的脲醛树脂预聚液，3～10份的纳米粉末，5～15份的钛酸酯，3～10份的光引发剂，1～5份的固化剂，5～15份的助催化剂，1～5份的增韧剂，1～5份的增塑剂，20～50份的活性稀释剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种高折射率的辐射固化树脂，其特征在于，所述高折射率的辐射固化树脂包括重量份数的如下组分：50～100份的齐聚物，5～10份的聚丙烯纤维，10～20份的脲醛树脂预聚液，3～10份的纳米粉末，5～15份的钛酸酯，3～10份的光引发剂，1～5份的固化剂，5～15份的助催化剂，1～5份的增韧剂，1～5份的增塑剂，20～50份的活性稀释剂。


2.根据权利要求1所述的一种高折射率的辐射固化树脂，其特征在于：所述高折射率的辐射固化树脂包括重量份数的如下组分：60～80份的齐聚物，5～8份的聚丙烯纤维，10～15份的脲醛树脂预聚液，5～10份的纳米粉末，10～15份的钛酸酯，5～8份的光引发剂，3～5份的固化剂，10～15份的助催化剂，3～5份的增韧剂，3～5份的增塑剂，25～40份的活性稀释剂。


3.根据权利要求1或2所述的一种高折射率的辐射固化树脂，其特征在于：所述齐聚物为丙烯酸环氧树脂、丙烯酸聚酯树脂、丙烯酸聚醚树脂、丙烯酸醇酸树脂、丙烯酸聚氨酯树脂、丙烯酸氨基树脂或双酚A环氧树脂；所述固化剂为聚硫醇固化剂。


4.根据权利要求1或2所述的一种高折射率的辐射固化树脂，其特征在于：所述脲醛树脂预聚液中甲醛、尿素和四氯化碳的摩尔比为1：(1.0～2.0)：(0.01～0.05)。


5.根据权利要求1或2所述的一种高折射率的辐射固化树脂，其特征在于：
所述纳米粉末为纳米二氧化钛、纳米二氧化硅和/或纳米二氧化锌中的至少一种；
所述钛酸酯为钛酸四乙酯、钛酸四丙酯、钛酸四异丙酯、钛酸四丁酯和/或钛酸四异丁酯中的至少一种；
所述光引发剂为二芳基碘鎓六氟磷酸盐、三芳基硫鎓六氟磷酸盐、安息香异丙醚和/或硫代丙氧基硫杂蒽酮中的至少一种；
所述助催化剂为四正丁基溴化铵、三乙基苄基氯化铵、四甲烷基氯化铵、四丁基氯化铵、四丁基硫酸氢铵和/或三辛基甲基氯化铵中...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭金柱，肖江涛，
申请(专利权)人：苏州泰烯新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32