[发明专利]一种含硅的水性UV生物基不饱和聚酯及其制备方法

说明书

本发明属于涂料领域，公开了一种含硅的水性UV生物基不饱和聚酯及其制备方法。该方法包括以下步骤：将生物基二元醇和含羧基的二元醇混合形成澄清液体，向其中加入硅烷偶联剂、催化剂和阻聚剂，发生改性反应，改性反应结束后向其中加入生物基二元酸、催化剂、阻聚剂，发生光固化反应，光固化反应结束后的产物冷却至室温后，加入中和剂进行中和，然后与光引发剂混和，即得含硅的水性UV生物基不饱和聚酯。本发明通过改性，引入了Si‑O键，提高了耐候性、热降解温度以及硬度，且所得产物在3个月无明显变化，稳定性好，说明本发明提高了水性UV不饱和聚酯的综合性能。

技术领域

本发明属于涂料领域，特别涉及一种含硅的水性UV生物基不饱和聚酯及其制备方法。

背景技术

水性UV涂料兼顾了水性和紫外光固化两种涂料优点，有着优异的施工可操作性和环保性能，是研究较多的一类新型绿色材料。

目前合成水性涂料低聚物的单体多来源于一类化石能源——石油。但是，这类石油基高分子材料在自然环境中降解周期长甚至有的难以降解，久而久之，就会对土壤、水体等造成污染；另一方面，石油等化石能源不可再生，工业革命以来，全球石油等化石能源使用率逐年增加，根据目前人类消耗化石能源的速度，有研究人员预测，2050年全球的化石能源将会枯竭。绿色、可循环的生物基化学材料受到了工业和科研人员的青睐。生物基材料是指以可再生资源如农作物、废弃物、树木、其他植物及其残体和内含物等为原料，通过生物合成、生物加工、生物炼制过程获得的生物质合成材料，生物基材料的规模化发展与应用，可降低化工材料工业对化石资源的依赖，有利于环境改善与经济协调发展。

衣康酸被美国能源部评为是最具潜力的12种生物基化学材料之一，它有两个—COOH和一个α、β不饱和双键，化学性质十分活泼。除可本体聚合外，也能与其他烯烃类单体进行共聚合反应，能进行各种酯化反应，加成反应和聚合反应，从而制备各种新型高分子材料。目前，衣康酸生产主要依靠廉价的秸秆、甘蔗、甜菜、淀粉、酒糟等农副产品在假丝酵母、衣康酸曲霉、土曲霉等菌种作用下生产制得。其原料来源广泛且可再生，制得的生物基制品对环境污染较小，有着巨大的应用潜力和价值。

不饱和聚酯的制备方法较简单，但是存在硬度较低，耐候性较差，疏水性能不良等缺点，限制了其市场空间。现有技术中针对不饱和聚酯改性相对较少，主要集中在以下几点：(1)引入长链的二元酸或二元醇，该种方式虽可以改善柔韧性，但链增长使得交联固化密度降低，硬度下降；(2)利用无机纳米粒子良好的光电效应进行改性，该种方式虽然能够提高硬度，使制备的漆膜具有一定的光电性能，但是，无机纳米粒子具有易团聚的特点，在树脂中难以分散均匀，即使分散均匀，储存时间也是问题；(3)用部分大长链的硅树脂、氟树脂或者氟硅树脂通过共聚等方式进行改性，该种方法虽然引入了Si、F等元素，但由于硅、氟链较长，势必会给光固化的密度带来影响，从而影响附着力，而且该类单体链长不一，性能不均，合成的树脂分子链结构不能进行良好的控制。

因此有必要研发出一种综合性能良好的生物基类的水性UV树脂。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种含硅的水性UV生物基不饱和聚酯的制备方法。本发明采用一种含有活性官能团的单体，先合成一种链长固定的链段有活性基团的小分子的改性体，之后再通过嵌段共聚，既不会存在无机纳米材料的问题，也能够很好的控制树脂分子链结构，充分发挥引入的Si的性能。

本发明另一目的在于提供上述方法制备的含硅的水性UV生物基不饱和聚酯

本发明再一目的在于提供上述含硅的水性UV生物基不饱和聚酯在纸上光油、皮革表层涂饰、玻璃以及瓷砖涂饰底基层的应用。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种含硅的水性UV生物基不饱和聚酯的制备方法，包括以下步骤：

(1)将生物基二元醇和含羧基的二元醇混合形成澄清液体；