一种氧杂环磷酸酯及应用其的UV涂料的制作方法

本发明属于涂料，具体地，涉及一种氧杂环磷酸酯及应用其的uv涂料。

背景技术：

1、紫外光固化涂料因为具有环境友好，单组分，固化速度快的特点，应用越来越广泛。其中，阳离子光固化体系具有不存在氧阻聚，固化产物玻璃化转变温度高，抗老化性能好等特点；但是，阳离子光固化体系对于各种基材的附着力和适配性较差。因此开发具有高附着力的阳离子光固化涂料具有十分重要的意义。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种氧杂环磷酸酯，该氧杂环磷酸酯具备优异的力学性能和稳定性。

2、根据本发明的一个方面，提供一种一种氧杂环磷酸酯，其特征在于，氧杂环磷酸酯的结构通式如下式ⅰ，ra-r1-rb，式ⅰ；

3、ra的结构通式如下式ⅰⅰ：其中，r1选自c1～c10烷基，r2～r5独立地选自-h或c1～c10烷基；

4、rb为氧杂环烷基，或，被c1～c10烷基取代的氧杂环烷基。本发明所提供的氧杂环磷酸酯具有上述式ⅰ结构，一方面，该氧杂环磷酸酯中的磷酸酯基团能够与金属表面结合，使该氧杂环磷酸酯具备优异的附着力；另一方面，该氧杂环磷酸酯中的氧杂环结构经uv固化后能够形成交联结构，从而使固化产物的力学性能和稳定性得到进一步提升。因此，本发明所提供的氧杂环磷酸酯可以作为uv涂料，且粘度低，应用范围广，适用于喷涂、刷涂、浸涂等多种施工方式。

5、优选地，rb的结构通式如下式ⅰⅰⅰ：其中，r6～r10独立地选自-h或c1～c10烷基。

6、优选地，氧杂环磷酸酯的结构如下式ⅰv：

7、根据本发明的一个方面，通过一种制备上述氧杂环磷酸酯的方法，包括如下操作：按摩尔比1：1将环磷酸酯和氧杂环醇混合，在催化剂作用下发生亲核取代反应，由此制备氧杂环磷酸酯；其中，亲核取代反应的温度为80～90℃，时间为1.5～3小时；

8、环磷酸酯的结构通式如下式v：其中，x选自卤素原子；

9、氧杂环醇的结构通式如下式vi：rb-r1-oh，式vi。

10、按上述方法制得的氧杂环磷酸酯产率高，产物的性能稳定，且上述方法操作简单，成本低，适合工业化生产。

11、优选地，按摩尔比1：1将2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷和3-乙基-3-氧杂丁环甲醇混合，在催化剂作用下发生亲核取代反应，由此制备如式ⅰv的氧杂环磷酸酯，其中，亲核取代反应的温度为80～90℃，时间为1.5～3小时。

12、优选地，催化剂为三乙醇胺。三乙醇胺作为催化剂，有利于促进亲核取代反应充分地进行，从而提高氧杂环磷酸酯的产率。

13、优选地，三乙醇胺的添加量为3-乙基-3-氧杂丁环甲醇和2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷的总质量的3～7‰。

14、优选地，亲核取代反应在真空条件下进行。

15、优选地，亲核取代反应的温度为80℃，时间为2小时。上述温度、时间能够保证并促进氧杂环磷酸酯的合成，并提高氧杂环磷酸酯的产率。

16、根据本发明的另一个方面，通过一种uv涂料，包括上述氧杂环磷酸酯1～10份、脂环族环氧树脂50～100份和uv阳离子引发剂0.1～2份。本发明所提供的uv涂料采用脂环族环氧树脂作为主体树脂，并引入氧杂环磷酸酯作为活性单体，一方面，氧杂环磷酸酯中磷酸酯基团和氧杂环结构能够使uv涂料具备优异的附着力，而且，由于脂环族环氧树脂具备紧密的刚性分子结构，固化后交联密度较大，能够使uv涂料具备优异的拉伸强度和稳定性；另一方面，通过对氧杂环磷酸酯和脂环族环氧树脂的配比进行限定，能够改善氧杂环磷酸酯和脂环族环氧树脂的搭配效果，使由此构成的uv涂料的力学性能和稳定性得到进一步提升。另外，由于氧杂环磷酸酯、脂环族环氧树脂粘度低，因此本发明所提供的uv涂料具备优异的加工性能，应用范围广，适用于喷涂、刷涂、浸涂等多种施工方式。

17、优选地，uv阳离子引发剂包括碘鎓盐、硫鎓盐中的至少一种。

18、优选地，脂环族环氧树脂包括3,4-环氧环己基甲基-3',4'-环氧环己基甲酯、聚[(2-环氧乙烷基)-1,2-环己二醇]2-乙基-2-(羟甲基)-1,3-丙二醇醚、双((3,4-环氧环己基)甲基)己二酸酯、四氢茚二环氧化物、1,2-环氧-4-乙烯基环己烷、3,4-环氧环己基甲基甲基丙烯酸酯、3,4-环氧环己基甲基丙烯酸酯、二氧化乙烯基环己烯中的至少一种。上述脂环族环氧树脂与氧杂环磷酸酯的相容性好，二者搭配能够形成稳定的交联结构，从而提高uv涂料的附着力、拉伸强度和稳定性。

19、优选地，uv涂料还包括氧杂环丁烷单体，氧杂环丁烷单体包括3-乙基-3-羟甲基氧杂环丁烷、3-乙基-3-[(2-乙基己氧基)甲基]环氧丁烷、3,3'-(氧基双亚甲基)双(3-乙基)氧杂环丁烷、1,4-双[(3-乙基-3-氧杂环丁基甲氧基)甲基]苯中的至少一种。通过引入氧杂环丁烷单体作为活性单体，与上述氧杂环磷酸酯发挥协同作用，促进uv涂料固化后形成稳定的交联结构，从而进一步提高uv涂料的附着力、拉伸强度和稳定性，同时，上述氧杂环丁烷的粘度低，可以作为稀释剂，降低uv涂料的粘度，提高uv涂料的加工性能，以便于适用更多的施工方式和应用场景。

20、优选地，按照氧杂环丁烷单体的质量：氧杂环磷酸酯的质量＝10～100:1～10确定氧杂环丁烷单体的投料量。通过合理设置氧杂环丁烷单体的含量，有利于促进uv涂料交联固化充分地进行，从而使固化产物的力学性能和稳定性得到进一步提升。

21、优选地，uv涂料还包括增韧树脂5～30份，增韧树脂包括核壳增韧环氧树脂、环氧化聚丁二烯、橡胶中的至少一种。由于脂环族环氧树脂的交联密度较高，容易造成固化产物脆度高、韧性差，因此，通过向uv涂料的配方中引入特定的增韧树脂，上述增韧树脂在保证uv涂料的附着力的前提下，能够提高uv涂料的柔韧性，避免固化产物出现开裂、起翘等问题。

22、优选地，uv涂料还包括填料和/或助剂，填料包括硅微粉、滑石粉、碳酸钙、云母粉中的至少一种；助剂包括偶联剂、消泡剂和流平剂中的至少一种。

23、根据本发明的另一个方面，提供一种制备上述uv涂料的方法，包括如下步骤：将氧杂环磷酸酯、氧杂环丁烷、脂环族环氧树脂、uv阳离子光引发剂、增韧树脂搅匀，由此制备uv涂料。

技术特征：

1.一种氧杂环磷酸酯，其特征在于，所述氧杂环磷酸酯的结构通式如下式ⅰ，

2.如权利要求1所示氧杂环磷酸酯，其特征在于，所述rb的结构通式如下式ⅰiⅰ：其中，r6～r10独立地选自-h或c1～c10烷基。

3.如权利要求2所示氧杂环磷酸酯，其特征在于，所述氧杂环磷酸酯的结构如下式ⅰv：

4.一种制备如权利要求1所述氧杂环磷酸酯的方法，其特征在于，包括如下操作：按摩尔比1：1将环磷酸酯和氧杂环醇混合，在催化剂作用下发生亲核取代反应，由此制备所述氧杂环磷酸酯；其中，所述亲核取代反应的温度为80～90℃，时间为1.5～3小时；

5.一种uv涂料，其特征在于，所述uv涂料包括如权利要求1～4任意一项所述氧杂环磷酸酯1～10份、脂环族环氧树脂50～100份和uv阳离子引发剂0.1～2份。

6.如权利要求5所述uv涂料，其特征在于，所述脂环族环氧树脂包括3,4-环氧环己基甲基-3',4'-环氧环己基甲酯、聚[(2-环氧乙烷基)-1,2-环己二醇]2-乙基-2-(羟甲基)-1,3-丙二醇醚、双((3,4-环氧环己基)甲基)己二酸酯、四氢茚二环氧化物、1,2-环氧-4-乙烯基环己烷、3,4-环氧环己基甲基甲基丙烯酸酯、3,4-环氧环己基甲基丙烯酸酯、二氧化乙烯基环己烯中的至少一种。

7.如权利要求5所述uv涂料，其特征在于，所述uv涂料还包括氧杂环丁烷单体，所述氧杂环丁烷单体包括3-乙基-3-羟甲基氧杂环丁烷、3-乙基-3-[(2-乙基己氧基)甲基]环氧丁烷、3,3'-(氧基双亚甲基)双(3-乙基)氧杂环丁烷、1,4-双[(3-乙基-3-氧杂环丁基甲氧基)甲基]苯中的至少一种。

8.如权利要求7所述uv涂料，其特征在于，按照氧杂环丁烷单体的质量：氧杂环磷酸酯的质量＝10～100:1～10确定所述氧杂环丁烷单体的投料量。

9.如权利要求5所述uv涂料，其特征在于，所述uv涂料还包括增韧树脂5～30份，所述增韧树脂包括核壳增韧脂环环氧树脂(mx553)、环氧化聚丁二烯(pb3600)、液体橡胶中的至少一种。

10.一种制备如权利要求5～9所述uv涂料的方法，包括如下步骤：将所述氧杂环磷酸酯、所述氧杂环丁烷、所述脂环族环氧树脂、所述uv阳离子光引发剂、所述增韧树脂搅匀，由此制备所述uv涂料。

技术总结
本发明提供一种氧杂环磷酸酯，其结构通式如下式I，Ra——R1——Rb，式I；Ra的结构通式如下式II：式II；其中，R1选自C1～C10烷基，R2～R5独立地选自‑H或C1～C10烷基；Rb为氧杂环烷基，或，被C1～C10烷基取代的氧杂环烷基。本发明所提供的氧杂环磷酸酯具有上述式I结构，一方面，该氧杂环磷酸酯中的磷酸酯基团能够与金属表面结合，使该氧杂环磷酸酯具备优异的附着力；另一方面，该氧杂环磷酸酯中的氧杂环结构经UV固化后能够形成交联结构，从而使固化产物的力学性能和稳定性得到进一步提升。因此，本发明所提供的氧杂环磷酸酯可以作为UV涂料，且粘度低，应用范围广，适用于喷涂、刷涂、浸涂等多种施工方式。

技术研发人员：周俊文,朱观全,颜景威
受保护的技术使用者：东莞澳中新材料科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25