[发明专利]一种水溶性紫外光固化涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种涂料，尤其涉及一种以改性的大豆油为基体树脂的水溶性紫外光固化涂 料及其制备方法。

背景技术

紫外光固化涂料是20世纪60年代开发的一种环保节能型涂料。由于该技术具有固化快、 节能、省资源、无公害、涂料性能优越等优点，因此近几年来受到人们的广泛关注。在我国， 随着经济规模的迅速扩大及对环保的日益重视，作为环保型“绿色工业”的紫外光固化涂料的 研究、开发和应用也越来越多。

目前紫外光固化涂料用树脂研究主要集中在紫外光固化聚氨酯丙烯酸酯及紫外光固化环 氧丙烯酸酯两大类。然而，可持续发展是当今世界的一个重要议题，各国都积极研究开发新 材料、新能源，采用可再生资源替代石油化工产品是其中一个重要的研究方向。由可再生材 料开发出来的产品在性能上并未落后于石油类产品，而且因具有可降解的特性，对人体和环 境的危害也明显减小。对植物油的开发利用就是其中一个主要的领域。植物油有着许多优点， 不仅产量大、成本低，而且结构上带有丰富的化学活性点等，人们很早就对其进行研究，并 开发运用于诸多工业产品中，如油漆、胶粘剂和润滑油等。大豆油是植物油中应用最广泛的 一种。目前，大豆油在世界食用油市场中占主导地位，虽然只有少部分被用于工业生产领域， 但是已经涵盖了生产生活的许多方面。随着科学技术的发展，它的潜能还能进一步扩大。

传统油性紫外光固化体系中惯用的丙烯酸酯类活性稀释剂对人的皮肤和眼睛有较强烈的 刺激作用，影响操作者的身体健康。此外，许多活性稀释剂在紫外光辐照过程中难以完全反 应，残留单体直接影响到固化膜的长期性能，并限制了其在食品卫生行业中的应用。而水溶 性紫外光固化涂料结合了传统的紫外光固化技术和水性涂料技术的优点，特别是对环境无污 染、对人体健康无影响、不易燃烧、安全性好，近10年来得到快速的发展。(ZHANG Gao-wen，CHU Heng，LI Chun-qing.Modern Paint & Finishing，2008，11(1)，16-19)。

水溶性紫外光固化涂料一般由齐聚物、光引发剂、助剂和水组成。按齐聚物的化学结构 及组成，目前水溶性紫外光固化涂料主要可以分为不饱和聚酯、聚氨酯丙烯酸酯(PUA)、聚 丙烯酸酯和聚酯丙烯酸酯等4类。其中，PUA涂料的综合性能最好，包括手感、柔韧性、有 较高的抗冲击性和抗张强度，是水溶性紫外光固化涂料中研究的热点，但PUA的原料均来自 于价格较高的石油产品，导致工业产品成本较高；而且PUA不能自然降解，易对环境造成危 害。

发明内容

本发明旨在提供一种以改性的大豆油为基体树脂的水溶性紫外光固化涂料。

本发明的另一目的旨在提供一种以改性的大豆油为基体树脂的一种水溶性紫外光固化涂 料的制备方法。

所述一种水溶性紫外光固化涂料的组成及按质量百分比含量为：

马来酸化环氧大豆油丙烯酸酯         15％～50％；

光引发剂                           2％～4％

三乙胺                             1％～3％；

余为水。

所述光引发剂可选自2-羟基-2-甲基苯丙酮等。

所述一种水溶性紫外光固化涂料的制备方法包括以下步骤：

1)将大豆油、甲酸和催化剂加入容器，搅拌升温到40～50℃时，加入双氧水(浓度30％)， 再次升高到55～65℃，反应后将粗产品分去水层，用NaOH溶液洗涤，当废液的pH值为5～ 6时，用蒸馏水将产品洗到中性，再将产品进行减压蒸馏，得环氧大豆油；

2)将环氧大豆油、丙烯酸和阻聚剂加入到装有回流冷凝管、电动搅拌器和温度计的四颈 烧瓶中，搅拌，升温，测定反应物的酸值，当酸值小于8mgKOH/g时停止反应，得环氧大豆 油丙烯酸酯(AESO)；

3)将环氧大豆油丙烯酸酯倒入装有搅拌器、温度计和冷凝管的四颈烧瓶中，加热，加入 催化剂和马来酸酐反应，再升温反应后，降温，加入三乙胺搅拌后，加入水，制成水溶性紫 外光固化涂料基体树脂，即马来酸化环氧大豆油丙烯酸酯(MAESO)，搅拌后得到透明清亮的 溶液，再加入光引发剂。