[发明专利]一种纤维素纳米晶/聚酯丙烯酸酯复合UV固化树脂的制备方法

说明书

本发明涉及一种纤维素纳米晶/聚酯丙烯酸酯复合UV固化树脂的制备方法，包括以下步骤：(1)称取L‑丙交酯和ε‑己内酯加入反应釜中，再加入多元醇和辛酸亚锡，在惰性气体保护下反应，得到聚酯多元醇；(2)往聚酯多元醇中加入阻聚剂并预分散，随后加入丙烯酸酐或甲基丙烯酸酐，继续在惰性气体下反应，反应结束后除去残余小分子，得到含有多个丙烯酸酯官能团的聚酯丙烯酸酯树脂；(3)再将聚酯丙烯酸酯树脂预热后，加入纤维素纳米晶、UV光引发剂和活性稀释剂，搅拌均匀，除气泡，接着放入容器中封装，即得到目的产物。与现有技术相比，本发明是一种优质的绿色环保型树脂材料，在防水涂层方面有良好的应用前景等。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种纤维素纳米晶/聚酯丙烯酸酯复合UV固化树脂的制备方法。

背景技术

紫外光固化技术在涂料、胶黏剂、微电子、齿科修复和生物材料等领域应用广泛。高粘度是紫外光固化树脂的普遍问题。传统紫外固化树脂配方中的大量加入活性稀释剂以降低系统的粘度，但是低分子量的活性稀释剂会导致大量挥发性有机化合物排放，对环境造成影响。此外，活性稀释剂添加过多会降低固化后涂层的机械性能。因此，在减少活性稀释剂使用量的同时降低UV固化体系粘度成为行业亟需解决的问题。Perocheau等(Journalof Coatings Technology and Research 2019,17(1),127-143.)通过引入超支化结构，有效降低了聚酯丙烯酸树脂的粘度；Cui等(Polymer Bulletin,2016.73(2):571-585)分析了在分子链中引入了低分子量聚醚对树脂粘度的影响，发现低分子量聚醚的引入可以有效降低树脂粘度。低分子量聚醚体系的UV树脂，虽然能有效降低树脂粘度，但受限于聚醚材料较低的内聚力，其固化材料的力学强度却普遍比较低。

由于受体系和结构方面的影响，紫外光固化涂料在力学性能、耐水性等方面与传统溶剂型相比都存在一定差距。而在实际工业生产中，常存在高湿度环境，易导致材料的腐蚀与降解，因此亟需研发具有高机械和防水性能的涂层系统。

如中国专利CN1654553A公开了一种纳米改性紫外光固化树脂涂料的制备方法，该方法用溶胶－凝胶法制备纳米氧化物(纳米SiO₂,TiO₂)并进行表面处理，将预聚胶、洁性单体、光敏剂、引发剂、溶剂混合配制成紫外光固化树脂涂料预聚胶，搅拌并经超声分散加入改性的纳米氧化物粒子，得纳米改性紫外光固化树脂涂料。所得的纳米改性紫外光固化树脂涂料的固化更彻底，漆膜的厚度更均，漆膜硬度高，耐热性、耐磨性好。但与本发明的复合树脂相比，其采用的无机纳米粒子相容性较差，对于涂层的防水性能并无有效提高。

发明内容

本发明的目的就是为了提供一种纤维素纳米晶/聚酯丙烯酸酯复合UV固化树脂的制备方法，以生物基乳酸等为主体结构，通过无规共聚、并将星形分子结构引入树脂中以降低粘度，并加入生物基纤维素纳米晶进行复合，显著提高材料的力学性能与疏水性，是一种优质的绿色环保型树脂材料，在防水涂层方面有良好的应用前景。

本发明的树脂，采用无规共聚的方式在分子链中引入聚乳酸和聚己内酯，通过聚己内酯组分降低树脂的整体玻璃化转变温度，并通过星形支化结构降低分子链之间的缠绕进一步降低树脂粘度；同时，本发明所述树脂由于采用共聚结构，可以有效避免相容性问题；进一步地，本发明所述树脂主体结构为内聚力更高的聚酯，因此固化后的力学性能极佳。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种纤维素纳米晶/聚酯丙烯酸酯复合UV固化树脂的制备方法，包括以下步骤：

(1)称取L-丙交酯和ε-己内酯加入反应釜中，再加入多元醇和辛酸亚锡，在惰性气体保护下反应，得到聚酯多元醇；

(2)往聚酯多元醇中加入阻聚剂并预分散，随后加入丙烯酸酐或甲基丙烯酸酐，继续在惰性气体下反应，反应结束后除去残余小分子，得到含有多个丙烯酸酯官能团的聚酯丙烯酸酯树脂；