[发明专利]一种生物基自修复光固化涂料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种油脂基自修复光固化涂料的制备方法，该油脂基自修复光固化涂料由：40～60份环氧植物油基丙烯酸酯、20～50份的稀释剂、1～4份的光引发剂、1～8份阻聚剂、5～10份的催化剂制备而成。本发明制备的油脂基自修复光固化树脂材料，无其他溶剂参与反应，配置简单快捷，适用于绿色工业流水线生产。所得涂料展现了良好的自修复性能。可广泛应用于金属、木器、塑料等涂装领域。

技术领域

本发明属于合成高分子材料领域，具体涉及一种油脂基自修复光固化树脂材料的制备方法。本发明制备油脂基自修复光固化涂料可以取代传统涂料，用于金属、木器、塑料等涂装保护领域。

背景技术

交联网状结构的热固性树脂，固化后力学性能好，热稳定性高，耐腐蚀性好，广泛应用于各种高性能材料领域。但热固性材料的交联网络，固化时即成型，高温下只发生裂解，不能改变材料形态，和热塑性材料比，极大地限制了链段的运动，降低了材料的延展性。

2011年，Leibler等人基于酯交换反应，在环氧树脂交联网络中引入了可逆动态共价键。该体系在高温下，进行快速酯交换反应，使得交联点断裂、重组，材料的拓扑网络结构得以改变，从而在宏观上表现出了材料的“热可塑性”。这种在一定刺激下具有可塑性质的热固性材料被Leibler定义为“Vitrimer”。由于在某一温度范围内具有类似玻璃化转变的特性，这种材料又被译为“类玻璃高分子”。

随着绿色、可持续理念的深入，生物基动态共价键高分子材料引起了全世界的广泛关注。生物质化学品的替代提高了材料的可回收利用性，更重要的是从源头上减少了石化资源的使用。作为可再生的天然资源，植物油来源丰富，产量大。据统计，2019年全球植物油产量已达到20391万吨。植物油脂肪酸链中富含不饱和双键，通过酸或酶催化可以得到环氧基团。例如，油酸含量高达76％的大豆油，经催化环氧化后可以得到高官能度的环氧大豆油(ESO)，所以在工业上有很广泛的应用，有望替代依赖化石资源的双酚A环氧树脂材料。

发明内容

技术问题：本发明提供了一种油脂基自修复光固化涂料的制备方法，通过引入生物基材料，减少了不可再生资源的利用；同时构建基于共价键体系赋予了光固化涂料自修复特性，从而赋予材料更多的功能性，提升了材料的附加值。

技术方案：一种生物基自修复光固化涂料，由下述组分按重量份制备而成：

植物油基环氧丙烯酸酯40～60份，

稀释剂20～50份，

光引发剂1～4份，

阻聚剂2～8份，

催化剂5～10份。

所述的植物油基环氧丙烯酸酯为环氧大豆油丙烯酸酯、环氧橡胶籽油丙烯酸酯、环氧化桐油丙烯酸酯、环氧化棉籽油丙烯酸酯、环氧化亚麻油丙烯酸酯和环氧化玉米油丙烯酸酯中的至少一种。

所述的稀释剂为丙烯酸甲酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、醋酸乙烯酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯、季戊四醇四丙烯酸酯和丙烯酸环己酯中的至少一种。

所述的光引发剂为安息香二甲醚、氯化二苯甲酮、D1173和苯甲酰甲酸甲酯中的至少一种。

所述的阻聚剂为对苯二酚、对苯醌、对甲氧基苯酚和对叔丁基邻苯二酚中的至少一种。

所述的催化剂为二丁基氧化锡、4-二甲氧基吡啶、三氟甲磺酸三乙胺、三苯基膦、酞酸正丁酯、四异丙酯、二环己基碳二亚胺和N,N二甲基苄胺中的至少一种。

所述的一种生物基自修复光固化涂料的制备方法，包括以下步骤：

在反应容器中，按配比依次加入环氧植物油基丙烯酸酯、稀释剂、光引发剂和催化剂，然后在室温下搅拌反应充分，得到透明均一的粘稠树脂，即为油脂基自修复光固化涂料。