[发明专利]一种植物油基类环氧丙烯酸酯树脂及其制备方法和应用

说明书

一种植物油基类环氧丙烯酸酯树脂及其制备方法和应用。本发明首先利用2‑甲基烯丙醇与马来酸酐反应生成甲基烯丙醇化马来酸半酯产物；然后在催化剂的存在下，利用生成的甲基烯丙醇化马来酸半酯产物对环氧油脂进行改性，生成植物油基类环氧丙烯酸酯预聚体；最后加入乙烯基稀释单体，分散均匀得到终产物。所制备的环氧油脂基光固化树脂具有良好的力学、热学及涂膜性能，可用作木器、金属等表面涂层的基体树脂应用。本发明工艺简单、环保，原料来自于可再生资源，因此具有较好的社会经济价值。

技术领域

本发明属于光固化材料领域，具体涉及到一种植物油基类环氧丙烯酸酯树脂及其制备方法和在光固化涂料中的应用。

背景技术

紫外光(Ultraviolet,简称UV)固化技术具有无惰性溶剂挥发、固化时间短、可低温固化等传统固化技术不可比拟的优点，被称为新一代绿色工艺，目前该技术已在涂料、油墨、粘合剂等高分子材料领域获得快速发展和长足进步，已形成新的高附加值产业。目前，几乎所有的光固化树脂都来源于化石资源。受地球石化资源储存日益下降和环境污染等双重影响，以天然可再生资源为原料来合成聚合物材料逐渐受到了人们的重视。在众多天然可再生资源中，天然油脂由于价格低廉、结构特色明显且本身具有一定的降解性而备受青睐。因此，以天然油脂合成光固化树脂主要成分的研究日益增多。

植物油基环氧丙烯酸酯是植物油基光固化材料中用量最大、应用最广的一类光敏预聚体，其制备方法主要是利用丙烯酸对环氧化油脂进行开环改性得来。最常见的环氧丙烯酸酯为环氧大豆油丙烯酸酯(Acrylated Epoxidized Soybean Oil，简称AESO)。一般说来，植物油基环氧丙烯酸酯制备容易、污染少、能耗低，然而目前研究所得的植物油基环氧丙烯酸酯的碳碳(C＝C)官能度不高，导致相应光固化材料交联密度低，刚硬度不足。另外，其合成工艺中低分子量的丙烯酸类化合物的使用对人体、环境等伤害较大。针对这些问题，近年来一些专家学者利用其它低分子量化合物替代丙烯酸对环氧油脂进行开环改性，制备了新型的类似于环氧丙烯酸酯的预聚体，简称类环氧丙烯酸酯(Progress in OrganicCoatings 2013,76:78–85；涂料工业2013,43(1):49-52；ACS Sustainable ChemistryEngineering 2017,5,1228-1236)。从结果来看，虽然部分问题得到了一定的改善，但是并没有一项工作能够针对所有的问题都存在明显的效果。

发明内容

解决的技术问题：本发明的目的旨在克服现有植物油基环氧丙烯酸酯类树脂官能度不高、刚硬度不足，以及合成过程中丙烯酸类化合物存在较大的挥发等缺陷，提供一种操作容易、产品质量稳定的植物油基类环氧丙烯酸酯树脂及其制备方法和应用。本发明无需使用溶剂、挥发性物质极少，符合现代化工的绿色发展要求。

技术方案：一种植物油基类环氧丙烯酸酯树脂的制备方法，制备步骤为：(1)在反应器中加入2-甲基烯丙醇、马来酸酐和阻聚剂，所述2-甲基烯丙醇与马来酸酐的摩尔比为(1-1.2):1，阻聚剂用量为原料总重量的0.01～0.1％，搅匀后加热至80～130℃反应4～8h；利用减压蒸馏的方法除去未反应的小分子，得到甲基烯丙醇化马来酸半酯产物；(2)继续往反应器中加入环氧化植物油、催化剂和阻聚剂，搅拌并升温至80～130℃，反应时间为5～8h，生成植物油基类环氧丙烯酸酯；所述甲基烯丙醇化马来酸半酯与环氧化植物油中的环氧基团摩尔比为(0.8-1.2):1.1；催化剂用量为环氧化植物油与甲基烯丙醇化马来酸半酯总重量的0.5～3％；阻聚剂用量为甲基烯丙醇化马来酸半酯与环氧化植物油总重量的0.01～0.1％；(3)往生成的植物油基类环氧丙烯酸酯中加入乙烯基单体，乙烯基单体的用量为植物油基类环氧丙烯酸酯质量的20％～60％，搅拌均匀，得到植物油基类环氧丙烯酸酯树脂。

优选的，步骤(1)中所述的2-甲基烯丙醇与马来酸酐的摩尔比为1.1:1。

优选的，步骤(1)中所述的阻聚剂为对苯二酚、对苯醌、对甲氧基苯酚、2,6-二叔丁基对甲基苯酚中的至少一种，阻聚剂用量为原料总重量的0.05％。