[发明专利]基于天然植物油的聚合物体系、乳液及其合成和应用

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种基于天然植物油的聚合物体系、乳液及其合成和应用，特别涉及采用活性单体或活性单体的低聚物对聚天然植物油进行改性制得的聚合物体系，并以聚合物体系制得的乳液以及该乳液的合成和应用。

【背景技术】

目前包括合成树脂的乳液产品的原料大部分源于石油，而石油作为一种不可再生资源，决定了它是确保国家安全，保证国民经济可持续发展以及人民生活水平不断提高的不可缺少的重要战略资源。随着经济和现代社会的快速发展，世界石油消耗量急剧增长，国际石油价格不断上涨，石油产品的供需矛盾日趋紧张。而且以石油具有不可再生性，同时以石油为原料制得的乳液产品具有不可降解性。所以寻找替代石油的其他资源作为合成乳液产品的原料变得越来越重要，不仅可以减少对石油资源的依赖，同时对于环保和节约石油资源都具有重要的意义。

大豆油、花生油、棕榈油、蓖麻油等植物油具有可再生性和环保性，其主要成分为甘油三酸酯，甘油三酸酯与醇类物质进行高温熬制，再经过一系列复杂的反应制得油性醇酸树脂乳液产品，替代了以石油为原料制备的乳液产品，并广泛应用于油漆、油墨、涂料等行业，但是由于醇酸树脂中存在大量的酯键而具有容易粉化的特点，使得涂料的油墨的耐候性大大降低。所以如果要利用植物油制备环保型的乳液产品，并能够弥补上述缺陷，则需要对其进行改性才可以。

植物油用在涂料方面，采用植物油改性聚氨酯的研究比较多，而关于以改性聚天然植物油为主要原料制得的乳液用于水性涂料和水性油墨的相关研究却很少。植物油基聚氨酯材料不但机械性能可与相应石油基材料媲美，而且耐热分解与热氧化性能更佳，生产成本更低。专利号为ZL03129111.2的中国发明专利公开了一种主要由脂肪族或芳香族类的多异氰酸酯与含羟基的植物油得到的聚氨酯涂料以及专利公开号为CN1786095的中国发明专利公开了一种天然植物油型涂料及其制备方法。这两个专利是都是利用聚氨酯的与植物油的羟基反应得到，没有尝试利用植物油双键的改性。国外虽然也有采用其他对植物油改性方法的尝试：例如，Ashraf，SM等研究了聚酰胺的亚麻油、脱水蓖麻油和聚甲基丙烯酸的可混合行为，研究结果发现含有更多不饱和键的亚麻油具有更好的混合性能，因为提高聚合物的分子水平上的混合性可使混合物的物理和机械性能改进，这种方法是直接的机械和物理混合改性；专利号为KR2007093698的韩国专利公开了一种含有天然固体稳定剂的水性涂料且制备过程中不含挥发性有机化合物的方法，该涂料制备时是将腰果树油或反应性的植物油或天然松香衍生物在反应器中在氮气气氛下加热到180℃-230℃下聚合后，再用天然松节油稀释，加入其他添加剂得到的不含挥发性有机化合物的环保油漆合成物。该涂料克服了植物油含有机挥发物的问题，但得到的还是油性涂料，没有对聚合植物油进行改性；专利号为JP2008231260的日本专利公开了一种由天然固体稳定剂、植物油和水制备的无有机挥发物的水性涂料，其中包含1％-10％的天然固体稳定剂和10％-30％的水，这种组合物因为没有合成物质所以具有对环境、健康无害的和干燥快的优势。

以上所述的研究中都只是以植物油与其他物质的简单混合以提高植物油的性能。Juchen Guo等利用杂化细乳液聚合方法对丙烯酸+油和丙烯酸酯+油系统进行了研究，通过用葵花籽油和丙烯酸酯的细乳液聚合杂化，结果表明这种杂化过程提高了传统的醇酸树脂嫁接效率，加强了杂化聚合物颗粒的均匀性，从而提高了胶乳的抗水性能。他们利用杂化细乳液聚合方法对醇酸树脂的改性在一定程度上提高了其性能，但这还是相当于提高其混合性；专利公开号为W02005002721的PCT专利公开了一种新型的植物油改性方法，如：用几种最大剂量制备的包含电离辐射处理得到的涂料、塑料、油墨、抗腐蚀剂、胶粘剂、溶剂、润滑油、燃料、密封剂或表面活性剂等，这种新型的方法特别适合对天然和可再生的油类产物进行改性，得到的改性产物可用在涂料、油墨等度方面，但这也只是进行了理论的研究。

在用于油墨方面，植物油基印刷油墨在历史上已有很长的时间。我国15世纪末就出现了植物油基油墨。大豆油、棉籽油、亚麻仁油、红花籽油、桐油、葵花籽油等在油墨制造史上都有很长的应用历史。传统的可用聚合植物油制备油墨连结料，主要通过植物油热聚合反应制得，而且多为油性的产品。国内对此的研究并不多，例如，中国专利公开号为CN101250351的中国发明专利公开了一种基于豆油基屏板印刷油墨，该油墨解决了传统石化油墨含有大量有害溶剂的问题；中国专利公开号为CN101531844的中国发明专利公开了一种环境友好型平板印刷油墨。