[发明专利]一种全生物基超支化光固化预聚物及其制备方法和应用

说明书

本发明属于UV固化材料技术领域，公开一种全生物基超支化光固化预聚物及其制备方法和应用。本发明提供的光固化预聚物的制备方法包括如下步骤：在反应釜中加入蓖麻油、丙烯酸化环氧植物油酸、酯化催化剂和阻聚剂，在温度为120‑150℃、搅拌的条件下抽真空脱水反应，即得。本发明提供的光固化预聚物的制备原料均为生物基材料，可有效节约石油资源。本发明提供的光固化预聚物固化后得到的固化膜具有极高的交联度和良好的力学性能，附着力高，柔韧性好、耐热性、耐酸碱性和耐沸水性好。因此，本发明提供的光固化预聚物可广泛应用于UV固化涂料、UV固化油墨、UV固化胶黏剂和3D打印等领域。

技术领域

本发明属于UV固化材料技术领域，具体涉及一种全生物基超支化光固化预聚物及其制备方法和应用。

背景技术

UV固化材料主要由预聚物、活性稀释剂、光引发剂和助剂等组成。传统的UV固化材料原材料中，预聚物和活性稀释剂主要是石油基制品，在资源危机日益严重、环境问题日趋严峻的形势下，石油基高分子材料的发展面临着新的挑战，开发新型生物基UV固化材料迫在眉睫。此外，推进生物质资源综合利用，发展农业、林业循环经济和鼓励绿色低碳技术研发是实现碳达峰、碳中和的重要手段。因此，寻找到更多生物质原料替代石油原料，提高生物基原料在产品中的占比或实现生物基原料的完全替代，制备高性能UV固化材料；简化生产工艺，降低生产成本是目前亟待解决的问题。

植物油脂是一种可再生资源，其分子结构上的双键可以直接聚合或者转化为环氧基进行聚合，还可以利用植物油中的双键、羟基、酯基等活性基团，通过化学转化，将其转化为高活性的聚合单体。因此植物油具备构建聚合物材料体系的结构基础，是大规模合成和制备生物基材料的理想替代资源。但是植物油中的双键位于脂肪酸链段的中间部位，其聚合反应空间位阻较大，因此聚合反应活性较低，这在极大程度上限制了其应用范围，尤其是在需要高效快速聚合的UV固化材料领域中。

丙烯酸是一种不饱和有机酸，分子内含有碳-碳双键和羧基结构，因而可衍生出一系列化合物，形成一大类丙烯酸产品。目前采用玉米、乳酸等为原材料制备的全生物基丙烯酸已经实现了产业化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全生物基超支化光固化预聚物及其制备方法，以解决上述技术问题中的至少一个。

本发明的另一个目的在于提供全生物基超支化光固化预聚物在UV固化涂料、UV固化油墨、UV固化胶黏剂、3D打印领域中的应用，以解决上述技术问题中的至少一个。

本发明的又一个目的在于提供一种UV固化组合物，以解决上述技术问题中的至少一个。

根据本发明的一个方面，提供了一种全生物基超支化光固化预聚物的制备方法，包括如下步骤：在反应釜中加入蓖麻油、丙烯酸化环氧植物油酸、酯化催化剂和阻聚剂，搅拌均匀，在温度为120-150℃和搅拌的条件下抽真空脱水反应，即得。

本发明提供的全生物基超支化光固化预聚物主要以蓖麻油和丙烯酸化环氧植物油酸为原材料，通过蓖麻油中的羟基与丙烯酸化环氧植物油酸中的羧基进行酯化反应制得。其中，丙烯酸化环氧植物油酸是以生物基材料丙烯酸和环氧植物油酸通过酯化反应制得的半酯化产物，即其中的环氧基与羧基反应，生成一个羟基和一个酯基，从而保证丙烯酸化环氧植物油酸分子结构中含有一个羧基和至少两个羟基。本发明的反应原料均为生物基材料，可有效节约石油资源，提高生物质资源的附加值。通过本发明的制备方法制得的是一种全生物基的、具有超支化结构的UV固化预聚物。

在一些实施方式中，蓖麻油与丙烯酸化环氧植物油酸的摩尔比可以为1：(9-15)。