[发明专利]基于植物油和衣康酸的光固化树脂及其制备方法与应用

说明书

基于植物油和衣康酸的光固化树脂及其制备方法及应用。本发明首先利用衣康酸和甲基丙烯酸缩水甘油酯合成了不饱和的衣康酸半酯前驱体，然后再用该前驱体改性环氧化植物油，得到了植物油基类环氧丙烯酸酯预聚体；最后加入乙烯基稀释剂，共混均匀后得到最终产物。本发明合成过程无溶剂、挥发性低、合成路线简单，树脂材料的主要原料为植物油和衣康酸，生物基含量高，有望减少石油基原料的大量使用，因此非常绿色环保。所得生物基光固化树脂具有良好的力学、热学及涂膜性能，可作为一般涂料或自修复涂料的主要成分，用于木器、金属、塑料等表面涂层。

技术领域

本发明属于合成高分子材料领域，具体涉及一种基于植物油和衣康酸的光固化树脂及其制备方法与应用。本发明制备的光固化涂料可以部分取代传统涂料，用于木器涂料、电器保护涂层和普通工程塑料。

背景技术

传统涂料等行业，对石化原料的需求量巨大，但是近些年来，却出现了减少的趋势。原因在于，过渡依赖不可再生的石化原料，加速了全球的环境污染和资源枯竭。研究人员和企业更倾向于寻找更绿色环保的原料来逐渐替代石化原料。紫外光(Ultraviolet,简称UV)固化技术具有高效、节能、适应性广、经济、环保等5E特点，因此，近些年发展很快，在涂料、油墨、牙科修复、3D打印等方面均有广泛地应用，形成了新的高附加值产业。目前，有很多关于生物基光固化涂料的报道，旨在提高可再生资源的利用并且实现更绿色、高效的固化模式。但是这类光固化材料也存在一个很大的缺点，固化后的材料形成稳定的交联网络结构，不可回收利用，造成了一定的资源浪费。对于涂膜来说，轻微的划痕就破坏了涂层的外观性，无法修复成为了该类光固化涂料的缺点。

为了解决这个问题，很多的研究者做出了巨大的努力。近年来，研究最广泛的就是在材料结构中引入可逆动态共价键。最早的一批动态共价键，最具代表性的就是Diels-Alder反应，但是当时未能引起广泛关注。直到2011年，Leibler等人提出了‘Vitrimer’的概念，即可逆动态共价键，相关的研究才开始深入展开。他们发现Vitrimer材料在一定的光热或辐照刺激下，会产生微观结构上的响应，宏观上这种热固性材料表现出热塑性材料的流变性质。但是目前大多数的光固化可回收材料，合成过程繁琐，力学性能和修复效果也不满足实际使用需求。

发明内容

解决的技术问题：本发明提供了一种基于植物油和衣康酸的光固化树脂的制备方法。以植物油和衣康酸等可再生资源为主要原料，减少了石化资源的使用，降低涂料的刺激性气味和对人体的危害性。快速的光固化特性也提高了实际应用过程中的可操作性和便利性。

技术方案：基于植物油和衣康酸的光固化树脂的制备方法，制备步骤：

(1)称取衣康酸、甲基丙烯酸缩水甘油酯、催化剂和阻聚剂于反应容器中，，搅匀预热至固体溶解，加热至90～130℃反应1～4h；通过减压蒸馏，除去未反应的小分子，得到纯化后的不饱和的衣康酸半酯前驱体；

(2)继续往反应容器中加入环氧化植物油，搅拌并升温到110～130℃，反应2～5h，得到环氧化植物油基类环氧丙烯酸酯预聚体；

(3)往(2)中合成的环氧化植物油基类环氧丙烯酸酯预聚体中加入乙烯基稀释剂和光引发剂，光引发剂用量为总质量的1％，搅拌均匀并消泡，得到光固化树脂。

步骤(1)中所述的衣康酸与甲基丙烯酸缩水甘油酯的摩尔比为1:1-1.1。

步骤(1)中所述的催化剂为二丁基氧化锡、三乙胺、三苯基膦、酞酸正丁酯、四异丙酯和N,N二甲基苄胺中至少一种，催化剂用量为总质量的0.5％～1％。

步骤(1)中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至少一种，用量为总质量的0.3～1％。

步骤(2)中所述的环氧化植物油为环氧化棉籽油、环氧化橡胶籽油、环氧化大豆油、环氧化亚麻油、环氧化桐油、环氧化蓖麻油、环氧化亚麻油酸甲酯和环氧化桐油酸甲酯中的至少一种。