[发明专利]基于阳离子光引发剂的UV固化醇酸树脂及制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于UV固化材料领域，具体涉及一种基于阳离子光引发剂的UV固化醇酸树脂及其制备方法和应用。

背景技术

醇酸树脂的制备方法是将多元醇、多元酸以及植物油或植物油酸缩聚酯化而成。醇酸树脂具有涂膜光亮、丰满、附着力好、原料易得、价格便宜、施工容易等优点，其在涂料工业中的应用十分广泛。但是传统的溶剂型醇酸树脂已经不能满足环境保护的需要，为了响应当今社会对环保的要求，实现树脂的水性化和UV固化是目前最行之有效的两种方法，也是目前研究的热点。目前，我国的水溶性醇酸树脂及其涂料虽然越来越受到重视，但是其发展却相对缓慢。其主要原因是水性体系与溶剂型体系相比，具有其独特的性能，这决定了水性醇酸树脂的应用必然存在许多问题：水的蒸发潜热大，延长了漆膜的干燥时间；水的表面张力大，对颜料的分散和涂布性能等造成不利影响，耐沾污性能也相对较差；对涂覆的材质有一定的限制，较难应用在对水敏感的基材上；树脂中的酯键在碱性条件下容易发生水解，从而影响涂料的贮存稳定性及涂膜性能；分子链中过多的亲水性基团会增加涂膜的吸水率，影响耐水性，缩短漆膜的使用寿命。基于以上问题，目前水性醇酸树脂在性能上与溶剂型醇酸树脂还有较大差距，这些都极大地限制了其在市场上的实际应用。因此，有必要开发多元化的环保型醇酸树脂。

而关于UV固化醇酸树脂目前还鲜见报道，因此如果能够实现醇酸树脂的UV固化，则可以有效的解决以上所有的问题。醇酸树脂的制备方法是将多官能醇、多元酸以及植物油或植物油酸缩聚酯化而成，如果能够在醇酸树脂的上述合成原材料中引入具有UV反应活性的原材料，则可以实现醇酸树脂的UV引发聚合，本发明在多元酸马来酸酐中引入了具有UV固化活性的植物油基团，从而实现了醇酸树脂的UV固化成膜。

发明内容

本发明旨在解决溶剂型醇酸树脂的环境污染问题和水性醇酸树脂干燥速度慢等问题，本发明的首要目的在于提供一种基于阳离子光引发剂的UV固化醇酸树脂。

本发明的另一目的在于提供上述基于阳离子光引发剂的UV固化醇酸树脂的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述基于阳离子光引发剂的UV固化醇酸树脂在UV固化涂料、UV固化油墨、UV固化胶黏剂以及3D打印材料领域中的应用。

本发明所述UV固化醇酸树脂的合成以多元醇、油类及植物油基马来酸酐作为主要原材料，由于植物油基马来酸酐在阳离子光引发剂催化下具有UV固化活性，因此所制备的醇酸树脂可以在UV光辐照和阳离子光引发剂催化下发生光固化反应成膜。所制备的UV固化醇酸树脂不使用有机小分子溶剂，因此有效解决了传统溶剂型醇酸树脂的VOC过高的问题；同时该UV固化树脂固化速度非常快，仅在几秒到几分钟内完成，且交联度非常高，因此有效解决了水性醇酸树脂固化速度慢和涂膜因为易水解导致的性能较差等问题。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种基于阳离子光引发剂的UV固化醇酸树脂的制备方法，包括如下步骤：

(1)加醇酸树脂合成单体中的多元醇类单体：将40～70质量份油类及脂肪酸单体和5～15质量份多元醇类单体加入反应容器中，加热至110～120℃，加入1～2质量份醇解催化剂，继续升温至230～240℃，保持反应至乙醇容忍度达到2.0～5.0mL/mL后降温至170～180℃；

(2)加醇酸树脂合成单体中的多元酸类单体：向上述反应体系中加入20～40质量份多元酸单体以及回流带水剂在180～235℃下保温反应，直到酸值达到20～60mg KOH/g，得到所述UV固化醇酸树脂。

一种基于阳离子光引发剂的UV固化醇酸树脂的制备方法，包括如下步骤：

称取反应原料油类及脂肪酸单体40～70质量份、多元醇类单体5～15质量份、醇解催化剂1～2质量份、多元酸单体20～40质量份以及适量回流带水剂；然后将油类及脂肪酸单体和部分多元醇类单体加入反应容器中，加热至110～120℃，加入醇解催化剂，继续升温至230～240℃，保持反应至乙醇容忍度达到2.0～5.0mL/mL后降温至170～180℃；再向反应体系中加入多元酸单体、剩余的多元醇类单体以及回流带水剂，在180～235℃下保温反应，直到酸值达到20～60mg KOH/g，得到所述UV固化醇酸树脂。