[發明專利]基于陽離子光引發劑的UV固化醇酸樹脂及制備方法和應用

在審

• 申請號: 201710478090.9
• 申請日: 2017-06-22
• 公開（公告）號: CN107189047A
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發明（設計）人: 袁騰;黃家健;楊卓鴻;杜國浩;周闖;張超群
• 申請（專利權）人: 華南農業大學
• 主分類號: C08G63/676
• 分類號: C08G63/676;C08G63/553;C08G63/49;C09D167/08;C09D11/101;C09D11/105;C09J167/08;B33Y70/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 雷月華,裘暉

技術領域

本發明屬于UV固化材料領域，具體涉及一種基于陽離子光引發劑的UV固化醇酸樹脂及其制備方法和應用。

背景技術

醇酸樹脂的制備方法是將多元醇、多元酸以及植物油或植物油酸縮聚酯化而成。醇酸樹脂具有涂膜光亮、豐滿、附著力好、原料易得、價格便宜、施工容易等優點，其在涂料工業中的應用十分廣泛。但是傳統的溶劑型醇酸樹脂已經不能滿足環境保護的需要，為了響應當今社會對環保的要求，實現樹脂的水性化和UV固化是目前最行之有效的兩種方法，也是目前研究的熱點。目前，我國的水溶性醇酸樹脂及其涂料雖然越來越受到重視，但是其發展卻相對緩慢。其主要原因是水性體系與溶劑型體系相比，具有其獨特的性能，這決定了水性醇酸樹脂的應用必然存在許多問題：水的蒸發潛熱大，延長了漆膜的干燥時間；水的表面張力大，對顏料的分散和涂布性能等造成不利影響，耐沾污性能也相對較差；對涂覆的材質有一定的限制，較難應用在對水敏感的基材上；樹脂中的酯鍵在堿性條件下容易發生水解，從而影響涂料的貯存穩定性及涂膜性能；分子鏈中過多的親水性基團會增加涂膜的吸水率，影響耐水性，縮短漆膜的使用壽命。基于以上問題，目前水性醇酸樹脂在性能上與溶劑型醇酸樹脂還有較大差距，這些都極大地限制了其在市場上的實際應用。因此，有必要開發多元化的環保型醇酸樹脂。

而關于UV固化醇酸樹脂目前還鮮見報道，因此如果能夠實現醇酸樹脂的UV固化，則可以有效的解決以上所有的問題。醇酸樹脂的制備方法是將多官能醇、多元酸以及植物油或植物油酸縮聚酯化而成，如果能夠在醇酸樹脂的上述合成原材料中引入具有UV反應活性的原材料，則可以實現醇酸樹脂的UV引發聚合，本發明在多元酸馬來酸酐中引入了具有UV固化活性的植物油基團，從而實現了醇酸樹脂的UV固化成膜。

發明內容

本發明旨在解決溶劑型醇酸樹脂的環境污染問題和水性醇酸樹脂干燥速度慢等問題，本發明的首要目的在于提供一種基于陽離子光引發劑的UV固化醇酸樹脂。

本發明的另一目的在于提供上述基于陽離子光引發劑的UV固化醇酸樹脂的制備方法。

本發明的再一目的在于提供上述基于陽離子光引發劑的UV固化醇酸樹脂在UV固化涂料、UV固化油墨、UV固化膠黏劑以及3D打印材料領域中的應用。

本發明所述UV固化醇酸樹脂的合成以多元醇、油類及植物油基馬來酸酐作為主要原材料，由于植物油基馬來酸酐在陽離子光引發劑催化下具有UV固化活性，因此所制備的醇酸樹脂可以在UV光輻照和陽離子光引發劑催化下發生光固化反應成膜。所制備的UV固化醇酸樹脂不使用有機小分子溶劑，因此有效解決了傳統溶劑型醇酸樹脂的VOC過高的問題；同時該UV固化樹脂固化速度非常快，僅在幾秒到幾分鐘內完成，且交聯度非常高，因此有效解決了水性醇酸樹脂固化速度慢和涂膜因為易水解導致的性能較差等問題。

本發明目的通過以下技術方案實現：

一種基于陽離子光引發劑的UV固化醇酸樹脂的制備方法，包括如下步驟：

(1)加醇酸樹脂合成單體中的多元醇類單體：將40～70質量份油類及脂肪酸單體和5～15質量份多元醇類單體加入反應容器中，加熱至110～120℃，加入1～2質量份醇解催化劑，繼續升溫至230～240℃，保持反應至乙醇容忍度達到2.0～5.0mL/mL后降溫至170～180℃；

(2)加醇酸樹脂合成單體中的多元酸類單體：向上述反應體系中加入20～40質量份多元酸單體以及回流帶水劑在180～235℃下保溫反應，直到酸值達到20～60mg KOH/g，得到所述UV固化醇酸樹脂。

一種基于陽離子光引發劑的UV固化醇酸樹脂的制備方法，包括如下步驟：

稱取反應原料油類及脂肪酸單體40～70質量份、多元醇類單體5～15質量份、醇解催化劑1～2質量份、多元酸單體20～40質量份以及適量回流帶水劑；然后將油類及脂肪酸單體和部分多元醇類單體加入反應容器中，加熱至110～120℃，加入醇解催化劑，繼續升溫至230～240℃，保持反應至乙醇容忍度達到2.0～5.0mL/mL后降溫至170～180℃；再向反應體系中加入多元酸單體、剩余的多元醇類單體以及回流帶水劑，在180～235℃下保溫反應，直到酸值達到20～60mg KOH/g，得到所述UV固化醇酸樹脂。