基于衣康酸和大豆油的环保型光固化涂料的研究

摘要

近年来随着经济的发展，石化资源消耗持续增加，环境问题日趋突显，低碳、节能、环保成为涂料行业发展的基本要求。植物油基紫外光（UV）固化涂料以可再生的植物油为原料，结合具有高效、节能、环保等特点的UV固化技术，已受到业界的广泛关注，并且取得了一定的研究进展。然而目前广泛报道与应用的UV光固化涂料用植物油基树脂----环氧大豆油丙烯酸酯（AESO）——存在丙烯酸残留而导致的气味重、毒性等问题。本文以生物丰富来源的衣康酸与甲醇制备出衣康酸单甲酯活性单体取代丙烯酸，与环氧大豆油反应合成高生物基含量的IESO树脂，解决AESO丙烯酸残留问题。并通过与苯乙烯、丙烯酸甲酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯共混制备得到UV涂层，最后将涂层与AESO UV涂层做了对比。
　　本研究主要内容包括：⑴衣康酸单甲酯的最佳合成条件为：衣康酸:甲醇=1:3（摩尔比），4wt.％的苯甲酰氯，反应温度65℃，反应时间0.5h。在此条件下，产率最高，可达86.7%。衣康酸单甲酯具有环保特性，在常温下不挥发，无VOC排放，熔点为68.4℃。⑵环氧大豆油衣康酸酯较佳合成条件为：催化剂为1wt.%的三苯基膦，阻聚剂为0.2wt.%的对羟基苯甲醚，反应时间2h，反应温度120℃。在此条件下，反应的时间较短，产物的双键含量较高，每摩尔分子含2.39mol双键。⑶纯IESO树脂最适的引发剂体系为819复配1173，所制涂层的力学性能为断裂伸长率17.7%，弹性模量57.6MPa，拉伸模量4.95 MPa，铅笔硬度为H，附着力为2B，柔韧性为0T，丁酮和乙醇溶剂来回擦拭表面250次没有变化。涂层表现出的性能与相同条件下制备的AESO涂层相当。⑷对IESO与AESO树脂的UV涂层进行全面的比较：以苯乙烯作为稀释剂时，二者涂层性能均有提升，并且IESO比AESO的性能更优；以三羟甲基丙烷三丙烯酸酯作为活性稀释剂时，二者涂层性能均有提升且性能相当；以丙烯酸甲酯作为活性稀释剂时，IESO的性能得到明显提升，而AESO的性能则逐有所下降。

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1 绪论

1.1 引言

1.2 紫外光固化技术

1.3 UV涂料的组成

1.4 生物基材料

1.5 植物油基UV涂料研究进展

1.6 本研究的目的与意义

1.7 主要研究内容

2 生物基改性单体的合成及表征

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

3 生物基基体树脂的合成及表征

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

4 UV涂层制备及性能表征

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

5 总结

5.1 结论

5.2 建议与不足

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及专利

致谢