[发明专利]一种多官能度生物基丙烯酸酯预聚物及其制备方法和应用

说明书

本发明属于UV固化材料领域，具体涉及一种多官能度生物基丙烯酸酯预聚物的制备方法，包括：四（3‑巯基丙酸）季戊四醇酯和植物油酸反应得到植物油基多元羧酸；将植物油基多元羧酸，搅拌并控制温度至50～70℃，加入叔铵盐催化剂，升温至70～90℃并加入含有阻聚剂的甲基丙烯酸缩水甘油酯反应，再升温至90～100℃反应，得到官能度生物基丙烯酸酯预聚物，后与甲基丙烯酸异冰片酯复配，可制备生物基UV固化材料。本发明一方面预聚物的产率可高达99%以上；其二，在四（3‑巯基丙酸）季戊四醇酯的巯基中引入了四个植物油酸，从而提高了UV固化涂料的生物基含量；其三，将生物基的原材料引入了丙烯酸酯中并复配生物基活性稀释剂甲基丙烯酸异冰片酯，降低了化石资源的消耗。

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度生物基丙烯酸酯预聚物及其制备方法和应用。

背景技术

随着化石资源的不断枯竭和日益出现的环境问题，材料和化工行业面临着成本不断上升和更加严峻的环境法规问题。近年来，为了减少石化产品的使用，特别是有毒化学品的使用，环境法规已经被执行得越来越严格。因此，亟待开发用于UV固化材料的低成本、可获取、来源良好、可再生和健康的生物基材料。由此也越来越多的可再生资源被用来替代石油生产聚合物。众所周知，可再生生物质资源，如植物油，因其具有产量高、易于再生、毒性低、成本相对较低和可生物降解等特点而被广泛应用。

研究表明，由可再生资源合成的聚合物具有优异的热物理性能和机械性能，有望取代石油基聚合物。然而目前报道的光固化材料所用的单体或者低聚物基本上都是石油化工衍生物或存在生物基含量相对较低、合成条件复杂等问题。需要从可持续性、环保、材料性能等方面开发高质量的UV固化材料，因此，如何采用可再生资源制备更高生物基含量的UV固化材料是目前亟待解决的问题。

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度生物基丙烯酸酯预聚物的制备方法。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种多官能度生物基丙烯酸酯预聚物的制备方法，包括如下步骤：

（1）将植物油酸、四（3-巯基丙酸）季戊四醇酯、光引发剂和适量溶剂混合，进行光化学反应（光源的功率为200～600W，波长365nm，反应进行3～5h），反应后除掉溶剂，得到植物油基多元羧酸；

优选的，所述植物油酸为蓖麻油酸、油酸、亚麻油酸、桐油酸中的至少一种。

优选的，所述植物油酸中羧酸基团与所述四（3-巯基丙酸）季戊四醇酯中巯基之间的摩尔比为1：（1～1.2）。

优选的，所述溶剂为乙醇、丙酮、丁酮、二氯甲烷中的至少一种，所述溶剂用量与植物油酸的质量比为（30～10）：（20～5）。

优选的，所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、2-甲基-2-（4-吗啉基）-1-[4-（甲硫基）苯基]-1-丙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、2-羟基-2-甲基-1-[4-（2-羟基乙氧基）苯基]-1-丙酮、双2,6-二氟-3-吡咯苯基二茂钛、安息香双甲醚中的至少一种，用量为植物油酸重量的1%～5%。

（2）在反应器中加入步骤（1）所得植物油基多元羧酸，搅拌并控制温度至50～70℃，加入叔铵盐催化剂，然后升温至70～90℃并加入含有阻聚剂的甲基丙烯酸缩水甘油酯，反应1～2h，再升温至90～100℃反应3～5h，得到官能度生物基丙烯酸酯预聚物。

优选的，所述植物油基多元羧酸中羧酸基团与所述甲基丙烯酸缩水甘油酯中环氧基之间的摩尔比为1：（1～1.2）。

优选的，所述叔铵盐催化剂为N, N-二甲基乙醇胺，用量为所述植物油酸和四（3-巯基丙酸）季戊四醇酯总量的0.1wt%～3wt%。