[发明专利]可降解紫外光固化树脂及其制备方法与在纸张用涂层材料中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种紫外光固化树脂，特别是涉及一种可降解紫外光固化树脂及其制备方法与在纸张用涂层材料中的应用；该树脂特别适用于纸张涂布使用涂层材料制备。

背景技术

紫外光固化(UV Curable)技术是通过光引发进行的化学交联反应，具有非常大的优势，包括(1)固化速度快，可在零点几秒之内完成反应，节约能源且费用低；(2)环保，几乎100％的组分均可交联聚合；(3)适合热敏基材涂装，可应用于不适合加热的塑料、皮革、纺织品和纸张等涂层材料。因此，紫外光固化技术已经成为纸张涂层产品中的一项重要的工业新技术，展现了非常广阔的市场前景。

目前，应用于纸张涂层用的紫外光固化树脂主要类别包括：主要包括不饱和聚酯，环氧丙烯酸酯，聚氨酯丙烯酸酯及其各种改性产品等。目前，已经有许多专利公开了紫外光固化树脂的技术，如美国专利申请US 6063864 A公开了一种由不饱和聚酯树脂、苯乙烯和/或乙烯基醚等单体、光引发剂和或热引发剂及其它助剂组成的紫外光固化不饱和聚酯涂层材料，该发明的主要优势是可采用光引发剂和热引发剂共同引发提高效率，采用无毒的乙烯基醚替代部分苯乙烯实现更高的环保性能；国际专利申请WO2004056930 A1公开了一种通过引入新型聚合物结构，获得了具有较强机械性能，较高UV稳定性及具有较低气味的光固化环氧丙烯酸酯树脂；美国专利US 8048979 B2报道了一种采用天然可再生资源‐腰果酚作为组分合成得到光固化聚氨酯丙烯酸酯树脂，该树脂中的可交联双键相互之间更为靠近，因此可光固化的性能速度更快，质量更高。这些专利技术均主要着眼于提高紫外光固化树脂的性能或采用相对环保的原材料来制备产品，没有针对可降解的紫外光固化涂层材料用树脂制备提供解决方案。

当前，纸张表面光固化处理是印刷品增值和促销的重要手段，采用紫外光固化涂层处理的纸品具有防污、防色彩脱落、提高撕裂强度、抗挤压及保鲜功能，因此被广泛地应用于书刊封面、酒盒、鞋盒、衣饰盒、礼品、玩具以及其它产品外包装箱的制作。紫外光固化涂层材料的使用对人体没有直接的伤害，但随着其市场占有率的逐步扩大，涂层印刷品废弃物不能自行降解回收已经成为一个重要环境污染问题，因此开发具有良好应用性能同时具有可降解性能的光固化涂层树脂具有十分迫切的实际需求。

发明内容

本发明的目的在于设计可降解光固化树脂的合成，提供一种应用于纸张的涂层材料，固化后具有良好的应力‐应变性能，较高的拉伸强度和杨氏模量，在纸张上涂布具有良好的柔韧性、耐磨性、附着力、机械性能、耐化学品性、抗污性能，同时该涂层材料可在碱液或PBS溶液中降解。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种可降解紫外光固化树脂的结构式为如下结构式(1)：

R为异氟尔酮基团、亚环戊基团、环己撑基团、4,4'‐二环己基甲烷基团、甲基环己撑基团、环己烷二亚甲基团或六亚甲基团；R₁为C2‐C6的烷基；R₂为氢原子或甲基；R₃为氢原子、甲基或乙基；R₄为甲基、乙基或丙基。

所述的异氟尔酮基团、亚环戊基团、环己撑基团、4,4'‐二环己基甲烷基团、甲基环己撑基团、环己烷二亚甲基团或六亚甲基团都为脂环族基团或脂肪族基团。

所述的可降解紫外光固化树脂的制备方法，包括如下步骤：

(1)可降解双羟基聚环酯的制备：以重量份数计，将10‐30份脂肪族二元醇、0.05‐0.1份辛酸亚锡和50‐150份环酯类单体加入到容器中，通氮气，然后抽真空，密封容器；在130‐150℃的油浴中反应18‐36小时，冷却，得到块状聚合物溶于氯仿中，再以过量的纯乙醇将聚合物从氯仿中沉淀出来，经室温真空干燥，得到可降解双羟基聚环酯；所述脂肪族二元醇为C2‐C6链烷二醇；所述环酯类单体为丙交酯或丙交酯与乙交酯的混合单体；

(2)双羟基丙烯酸酯单体的制备：以重量份数计，取20‐60份三羟甲基烷烃，加入10‐20份丙烯酸类单体，0.01‐0.03份浓硫酸，0.005‐0.008份2,5‐二叔丁基对苯二酚为阻聚剂，80‐100份甲苯或二甲苯为溶剂，加入到反应瓶中，搅拌并通氮气保护，升温至120‐125℃进行回流脱水反应18‐24小时，提纯脱除甲苯或二甲苯后得到双羟基丙烯酸酯单体；