[发明专利]一种大豆油丙烯酸酯型紫外光固化树脂的制备方法

说明书

本发明涉及一种大豆油丙烯酸酯型紫外光固化树脂的制备的方法，利用大豆油多元醇制备大豆油丙烯酸酯型紫外光固化树脂，具体为：由大豆油多元醇与丙烯酰氯的取代反应得到大豆油丙烯酸酯ACSO，再与活性稀释剂、紫外光引发剂按比例混合均匀，得到大豆油丙烯酸酯ACSO型紫外光固化树脂。本发明以可再生大豆油多元醇为原料，在低温、无催化剂条件下合成了低粘度的大豆油丙烯酸酯。制得的光固化树脂具有较高的硬度、透明度、抗刮能力、抗冲击性和附着力。

技术领域

本发明涉及一种大豆油丙烯酸酯型紫外光固化树脂的制备方法，属于高分子材料技术领域。

背景技术

在科学技术日新月异的今天，涂料已经应用到各个领域。传统涂料是以石油衍生物等不可再生资源为原料，并且在使用过程中会释放大量的挥发性有机化合物(VOC)，对大气造成污染，对人身体造成伤害。涂料与紫外光固化技术的结合可以减少VOC的排放，同时紫外光固化涂料与传统溶剂型涂料相比，具有固化速度快，室温可操作，能量消耗较低，无涂层厚度损失，以及避免使用溶剂的优点。

现在大多数的紫外光固化涂料主要依赖于石油衍生品。但伴随着化石原料的日益减少以及世界各国对环保法的重视，使得涂料行业对环境友好的可再生资源产生了浓厚的兴趣。植物油是一种无毒可生物降解的农业资源，研究和发展植物油基涂料可以减少对石化产品依赖，增强涂料的降解能力，减少VOC的排放。同时转基因技术在植物中的应用也可以保证植物油中不饱和脂肪酸的含量和植物油的供应量。

紫外光固化涂料与植物油的结合是解决现在涂料行业危机的一种“绿色+绿色”的方案。植物油的主要成分是含有不同脂肪酸链段的甘油三酸酯，其中每个脂肪链中含有14～20个碳原子，脂肪链上通常含有多种活性官能团，如双键、环氧基、羟基、酯基等。植物油中含有较多对氧气敏感的不饱和双键，这些双键可在空气中自氧化交联。然而植物油光氧化是一个漫长的过程，为了提高固化速率，必须加入金属盐催化剂，且需要紫外光固化的方式来完成，这种直接氧化的方法通常无法获得理想的涂膜性能。从而促使人们开始研究和探索含有丙烯酸酯官能团的甘油三酸酯的制备途径。

植物油长链上的双键可以引入活性更高的丙烯酸酯不饱和双键，提高材料性能。环氧大豆油丙烯酸酯（AESO）是一种传统的大豆油基丙烯酸酯紫外光固化涂料，它是由丙烯酸对环氧大豆油的开环反应得到。但是由于反应温度较高，使得反应过程中需要添加阻聚剂，并且催化剂无法回收。在使用过程中由于粘度较大，容易造成涂抹不均的情况。另外，AESO的紫外光固化树脂在附着力和抗冲击性方面存在不足，这些缺点大大降低了它的实用性。

发明内容

为了克服上述传统大豆油基丙烯酸酯的缺陷，本发明提供了一种大豆油丙烯酸酯型紫外光固化树脂的制备方法，这种方法利用环氧大豆油合成多元醇，在低温下与丙烯酰氯制得低粘度的大豆油丙烯酸酯，在添加光引发剂和稀释剂后制得大豆油丙烯酸酯型紫外光固化树脂。

为了实现上述目的，本发明提供了一种大豆油丙烯酸酯型紫外光固化树脂的制备方法，其具体步骤为：

（1）卤化大豆油多元醇的合成：将盐酸和丙酮加入到反应容器中混合；在40～50℃条件下将环氧大豆油滴加到反应容器中并搅拌，反应2～4小时；其中，盐酸中的氢离子与环氧大豆油中的环氧基的摩尔比为2～2.5：1.3～1.7；然后，加入乙酸乙酯和去离子水，分层，用碳酸氢钠溶液将有机层洗涤至pH为7～8；然后，将洗涤后的有机层干燥后过滤，进行减压蒸馏除去溶剂得到黄色粘性液体卤化大豆油多元醇；

（2）大豆油丙烯酸酯ACSO的合成：将由步骤（1）中得到的卤化大豆油多元醇溶解到反应器中的二氯甲烷中，待多元醇完全溶解后向反应器中加入三乙胺；冰水浴通氮气保护，待温度低于5℃时开始滴加丙烯酰氯和二氯甲烷的混合液；滴加完毕后反应4～5小时，然后将温度升高至10～25℃继续反应1～2小时；反应结束后减压蒸馏除去二氯甲烷，然后加入丁酮静置；最后过滤除去三乙胺盐酸盐，减压蒸馏除去丁酮，得到ACSO；