[发明专利]一种蓖麻油基水性光固化非离子乳液及其制备方法和应用

说明书

本发明属于水性UV固化材料领域，具体涉及一种蓖麻油基水性光固化非离子乳液的制备方法，包括（1）将蓖麻油、蓖麻油酸和酯化催化剂进行反应，溶解后再加入析出剂使产物析出；（2）将二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡混合后缓慢加入上步产物中反应得到中间产物；（3）将中间产物用溶剂溶解，再加入聚乙二醇丙烯酸酯与阻聚剂反应得到星型蓖麻油基水性UV固化预聚物；（4）将星型蓖麻油基水性UV固化预聚物、植物油基反应型非离子表面活性剂、自由基光引发剂和阳离子光引发剂混合加水，分散均匀，即得到蓖麻油基水性光固化非离子乳液。本发明方法制备得到星型蓖麻油基水性UV固化预聚物由于具有高交联密度，使用其制备的涂膜具有优异的力学和耐水等性能，可作为环保型涂料、油墨和胶黏剂领域的成膜基料。

技术领域

本发明属于水性UV固化材料领域，具体涉及一种蓖麻油基水性光固化非离子乳液及其制备方法和应用。

背景技术

化石资源的消耗和环境污染问题不仅影响生态环境，也阻碍以化石原料为基础的有机高分子化工的发展，生物质资源是目前唯一可以持续利用的资源。农林资源中能够提取大量的天然产物，其中很多都含有双键或者羟基等活泼反应基团，很容易构建UV固化体系，从而将农林天然资源转化为UV固化原材料，大大开拓了UV固化材料的原材料来源。蓖麻油是一种重要的生物质资源，其分子结构中同时含有双键和羟基，可以作为制备UV固化材料的原材料使用。作为一种非食用植物油料，蓖麻在我国广泛种植，且产量较高，但是目前其利用率极低。UV固化材料具有能量利用率高；无溶剂排放，安全无污染；固化速度快，生产效率高；可涂装对热敏感的基材；涂膜质量高、涂层性能优异等优点，是一种环保型材料。然而目前UV固化材料所依赖的主要原材料丙烯酸类单体主要来自化石原料，其挥发度较高、气味较大、不可再生等缺陷大大限制了UV固化材料的发展。油性UV固化材料可以获得极好的综合性能，但因其粘度调节需使用活性稀释剂导致的刺激性和毒性问题使得其在环保方面的优势有所削弱。现有的水性涂料虽然在环保方面比较出色，但是使用性能较差，特别是在外观和硬度等方面亟需改进。因此结合二者长处的水性UV涂料的研究成为目前涂料行业的热门研究领域。

中国专利CN 111116862A公开了一种超支化蓖麻油基水性光固化预聚物及其制备方法，采用蓖麻油、二羟甲基丙酸酯化反应得到超支化羟基树脂；将二异氰酸酯和催化剂的混合物滴入超支化羟基树脂中反应即得到中间产物；将中间产物滴加聚乙二醇丙烯酸酯与阻聚剂，反应后即得到超支化蓖麻油基水性UV固化预聚物。该专利超支化蓖麻油基水性UV固化预聚物由于具有高交联密度，使用其制备的涂膜具有优异的力学和耐水等性能，可作为涂料、油墨领域的成膜基料。然而，该专利以蓖麻油为核心制备超支化树脂，其结构中除了中心的蓖麻油为生物质来源，其余的原材料二羟甲基丙酸和二异氰酸酯均为石油基原材料，从而导致所制备的预聚物中生物质含量极低。其次，该专利的UV固化机理为聚乙二醇丙烯酸酯的双键的自由基光聚合机理，蓖麻油处于超支化聚合物的中心，被包裹在其中，其双键不参与聚合反应。第三，该专利采用二羟甲基丙酸制备的超支化树脂，其分子结构为分支结构，柔性链段较少。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种蓖麻油基水性光固化非离子乳液的制备方法。

为达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种蓖麻油基水性光固化非离子乳液的制备方法，包括如下步骤：

（1）将蓖麻油、蓖麻油酸和酯化催化剂混合，搅拌均匀并于120～150℃真空脱水反应2～3h，然后于65～75℃加入溶剂溶解，再置于5～15℃加入析出剂使产物析出，真空干燥得到纯蓖麻油基星型预聚物；所用蓖麻油、蓖麻油酸和酯化催化剂的摩尔比为1：（9～15）：（0.09～0.45）；酯化催化剂为N, N'-二异丙基碳二亚胺、二环己基碳二亚胺、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、对甲苯磺酸和钛酸四丁酯中的至少一种；所述的溶剂为丙酮、甲乙酮、甲基异丙酮和环已酮中的至少一种，其用量为蓖麻油酸和蓖麻油总质量的10～15倍；所述的析出剂为环己烷、正己烷、庚烷、2-甲基己烷和辛烷中的至少一种，其用量为蓖麻油和蓖麻油酸总质量的10～15倍。