[发明专利]多官能植物油基超支化光固化预聚物及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种多官能植物油基超支化光固化预聚物及其制备方法，包括：（1）将植物油、硫代甘油、光引发剂和溶剂混合并在紫外光照射下室温反应得到植物油基多元醇；（2）将制备得到的植物油基多元醇、甲基丙烯酸异氰基乙酯在15～45℃下反应，加入催化剂并升温搅拌反应，即得到多官能植物油基超支化光固化预聚物。应用时可将多官能植物油基超支化光固化预聚物、活性稀释剂和光引发剂按比例混合制备多官能植物油基超支化光固化树脂。本发明以简单的反应步骤合成了多官能植物油基超支化光固化预聚物，合成过程中无任何副产物，一方面拥有极高的官能度和低粘度等优点；另一方面该低聚物以可再生的廉价生物质材料为主要原料，减少了不可再生的石化资源的利用。

技术领域

本发明属于UV固化材料领域，具体涉及一种多官能植物油基超支化光固化预聚物及其制备方法和应用。

背景技术

紫外光固化技术是将低聚物和活性稀释剂在室温下转化为交联聚合物网络的一种快速而有效的方法，具有节能、低固化温度、低VOC等优点。紫外光固化树脂主要由预聚物、活性稀释剂、光引发剂组成，其中低聚物一般是指含光敏基团的有机大分子，而活性稀释剂一般为相对分子质量较小的乙烯基单体。在紫外光照射下，光引发剂吸收辐射能后形成活性基团，从而引发自由基聚合反应，形成网状结构的聚合物。然而目前市面上的光固化树脂大多都是由传统化工产品聚合制备的，这些产品不仅昂贵，而且来源于不可再生的石油资源。同时石油基光固化树脂还存在着难以降解、污染环境等问题。因此，开发低成本、可再生和绿色环保的光固化树脂是必要的。

生物质材料作为一种环保绿色的可再生资源，具有产量大、价格低廉和可降解等优点，有着取代石油基产品的巨大潜力。然而，现有的几种生物基紫外光固化树脂，其性能上与石油基树脂还是有所差距。

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多官能植物油基超支化光固化预聚物的制备方法。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种多官能植物油基超支化光固化预聚物的制备方法，包括如下步骤：

（1）在反应器中加入植物油、硫代甘油、光引发剂和溶剂，在紫外光照射下进行反应（室温搅拌4～8h），反应完成后（将反应液旋蒸）除去溶剂，得到植物油基多元醇。

优选的，所述植物油为蓖麻油、桐油、亚麻油和大豆油中的至少一种。

优选的，所述光引发剂为2-羟基-2-甲基苯丙酮、二苯基-（2,4,6-三甲基苯甲酰）氧磷、1-羟基环己基苯基甲酮、a,a-二甲氧基-a-苯基苯乙酮和二苯甲酮中的至少一种，用量为植物油和硫代甘油总量的3wt%～5wt%。

优选的，所述溶剂为乙醇、丙酮、丁酮、二氯甲烷和正己烷中的至少一种，用量为植物油和硫代甘油总量的0.5～1.5重量倍。

优选的，所述植物油中双键与硫代甘油中巯基之间的摩尔比为1：（1～1.05）。

优选的，所述紫外光为波长200～400 nm的汞灯光。

（2）在15～45℃下，将步骤（1）制备得到的植物油基多元醇、甲基丙烯酸异氰基乙酯和阻聚剂加入反应器进行反应（20-60min），然后加入催化剂并升温进行反应（60～78℃搅拌3～5h），得到多官能植物油基超支化光固化预聚物。

优选的，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡，用量为甲基丙烯酸异氰基乙酯质量的0.01%～1%。

优选的，所述甲基丙烯酸异氰基乙酯中所含异氰酸酯基与植物油多元醇中所含羟基的摩尔比为1：（1～1.05）。

优选的，所述阻聚剂为对苯二酚、对羟基苯甲醚、叔丁基邻苯二酚和对甲氧基苯酚中的至少一种，用量为甲基丙烯酸异氰基乙酯质量的0.01%～1%。