CN109400844A - 一种生物基可光固化预聚物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生物基可光固化预聚物及其制备方法，它由二异氰酸酯7～28份、含羟基的丙烯酸酯单体4～32份、多元醇预聚物8～24份、聚乳酸多元醇30～70份、阻聚剂1～5份和催化剂0.1～1份制成。本发明通过大量实验筛选得到最佳的原料组成和配比，并通过大量实验优选出最佳的合成工艺，整个制备工艺设计合理，制备得到的生物基可光固化预聚物在具备良好的硬度、柔韧性、光泽度同时，还具有很好的固化速度；并且采用生物基材料，节能环保性强，取得了非常好的技术效果。

Description

一种生物基可光固化预聚物及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种树脂，具体涉及一种生物基可光固化预聚物及其制备方法，属于高分子材料技术领域。
背景技术
紫外光(UV)固化涂料第一份专利诞生于1947年，经过半个多世纪的积极发展，UV固化涂料已经成为一项比较成熟的技术，尤其随着人们环保意识的提高，生产以及科研人员越来越注重UV固化涂料的开发和应用。UV固化技术的固化能耗仅为热固化的五分之一，固化时间仅需几秒至几十秒，而UV固化涂料组分中基本不含挥发分，污染和原材料消耗小，因此是为一种符合“5E”原则的绿色环保涂料。
生物基材料，顾名思义，是部分或全部应用可再生生物材料为原料制备的一系列材料。生物基高分子材料主要包括两方面：生物高分子改性材料和生物基小分子聚合而成的高分子。现有高分子材料原料主要来源于不可再生资源(传统石油基材料)，在不可再生资源越来越少的未来，生物基材料的发展及应用也逐步成为了材料发展的一个必然趋势，而国内对生物基材料的研究也已经取得了一定的成果。
而生物基可光固化预聚物则结合了以上两种技术的优势，在节能和环保方面都有贡献，而且通常生物基的材料在后续生物降解方面也有一定优势，在材料达到使用寿命极限后可以通过微生物对其进行降解，对环境几乎没有影响。
现有的生物基可光固化预聚物主要涉及环氧大豆油改性的环氧丙烯酸酯，该类预聚物的虽然具有比较好的环境友好性，但在固化膜机械性能方面存在比较明显的缺陷。
因此，很有必要在现有技术的基础之上，开发出一种兼顾生物基环境友好和固化膜具有优良机械性能的高性能预聚物。
发明内容
发明目的：本发明的目的是针对现有技术的不足，通过大量实验筛选，通过结合生物基、一定机械性能的原料和搭配光固化技术，实现得到生物基环境友好、良好固化膜机械性能以及高效节能的三重优势，本发明可解决现有常规生物基光固化预聚物机械性能差的问题。
技术方案，为实现以上目的，本发明采用的技术方案是：
一种生物基可光固化预聚物，它由下列重量份数的原料制成：
二异氰酸酯7～28份、含羟基的丙烯酸酯单体4～32份、多元醇预聚物8～24份、聚乳酸多元醇30～70份、阻聚剂1～5份、催化剂0.1～1份。
一种生物基可光固化预聚物的制备方法，它包括以下步骤：
(1)在氮气保护和机械搅拌下，将计量的二异氰酸酯、阻聚剂和催化剂置于装有恒压滴液漏斗和温度计的四口烧瓶中，在40～70℃温度范围内滴加含羟基的丙烯酸酯单体，升温至60～80℃反应1～3h，得到端异氰酸根的聚氨酯预聚物；
(2)然后降温至40～60℃，滴加计量的多元醇预聚物和聚乳酸多元醇的混合液，滴加时间1～3h，然后缓慢升温至70～95℃，继续保温1～3h，得到生物基可光固化预聚物，产物为100％固含，产率达到100％。
作为优选方案，以上所述的生物基可光固化预聚物的制备方法，步骤(1)中，含羟基的丙烯酸酯单体为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯、二乙二醇单丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯中之一或它们的任意组合。
作为优选方案，以上所述的生物基可光固化预聚物的制备方法，步骤(1)中，二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯其中之一或它们的任意组合。
作为优选方案，以上所述的生物基可光固化预聚物的制备方法，步骤(1)中，阻聚剂为对羟基苯甲醚、对苯二酚、酚哌嗪中之一或它们的任意组合。
作为优选方案，以上所述的生物基可光固化预聚物的制备方法，步骤(1)中，催化剂为三乙醇胺、三乙胺、三亚乙基二胺、月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、辛酸钴、辛酸铅、环烷酸锌中之一或它们的任意组合。
作为优选方案，以上所述的生物基可光固化预聚物的制备方法，步骤(2)中，多元醇预聚物为聚己内酯多元醇、聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚碳酸酯多元醇中之一或它们的任意组合。
作为优选方案，以上所述的生物基可光固化预聚物的制备方法，步骤(2)中，聚乳酸多元醇为500分子量聚乳酸二醇、1000分子量聚乳酸二醇、2000分子量聚乳酸二醇中之一或它们的任意组合。
作为优选方案，以上所述的生物基可光固化预聚物的制备方法，二异氰酸酯的重量份数为7～28份、含羟基的丙烯酸酯单体的重量份数为4～32份、多元醇预聚物的重量份数为8～24份、聚乳酸多元醇的重量份数为30～70份、阻聚剂的重量份数为1～5份、催化剂的重量份数为0.1～1份。
有益效果：本发明和现有技术相比具有以下优点：
本发明通过大量实验筛选得到最佳的原料组成和配比，并通过大量实验优选出最佳的合成工艺。整个制备工艺设计合理，制备得到的生物基可光固化预聚物在具备良好的硬度、柔韧性、光泽度同时，还具有很好的固化速度；并且采用生物基材料，还具有良好的节能环保优点；并且本发明通过大量实验筛选出最佳的阻聚剂和催化剂，制备得到的固化膜综合性能优良，取得了非常好的技术效果。
具体实施方式
实施例1
一种生物基可光固化预聚物的制备方法，它包括以下步骤：
(1)在氮气保护和机械搅拌下，将23.6质量份异佛尔酮二异氰酸酯、1质量份对羟基苯甲醚和0.2质量份月桂酸二丁基锡置于装有恒压滴液漏斗和温度计的四口烧瓶中，在60℃滴加13.8质量份的甲基丙烯酸羟乙酯，升温至75℃反应1.5h，得到端异氰酸根的聚氨酯预聚物；
(2)降温至50℃，滴加11.7质量份1000分子量的聚丙二醇、16质量份500分子量的聚乳酸二醇和33.7质量份2000分子量的聚乳酸二醇混合液，滴加时间1h，然后缓慢升温至85℃，继续保温2.5h，得到生物基可光固化预聚物，产物为100％固含，产率达到100％。
实施例2
一种生物基可光固化预聚物的制备方法，它包括以下步骤：
(1)在氮气保护和机械搅拌下，将22.5质量份甲苯二异氰酸酯、1质量份对羟基苯甲醚和0.4质量份三乙胺置于装有恒压滴液漏斗和温度计的四口烧瓶中，在50℃滴加13.8质量份的丙烯酸羟丙酯，升温至70℃反应1h，得到端异氰酸根的聚氨酯预聚物；
(2)降温至50℃，滴加8.5质量份650分子量的聚四氢呋喃二醇和51.8质量份1000分子量的聚乳酸二醇混合液，滴加时间1.5h，然后缓慢升温至80℃，继续保温2h，得到生物基可光固化预聚物，产物为100％固含，产率达到100％。
实施例3性能测试
对以上实施例1至实施例2制备得到的生物基可光固化预聚物进行性能测试，测试结果如下表1所示：
表1性能检测结果
注：表中固化速度是直接在UV固化机上以80mW/cm2的光强固化测试得到的
由以上实验结果表明，本发明制备得到的生物基可光固化预聚物的固化膜具有优异的硬度、柔韧性、光泽度的同时，保持有优秀的固化速度；并且生物基材料的占量也较高，节能环保性强。在现有的生物基可光固化预聚物的技术水平上取得了明显的进步！
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种生物基可光固化预聚物，其特征在于，它由下列重量份数的原料制成：
二异氰酸酯7～28份、含羟基的丙烯酸酯单体4～32份、多元醇预聚物8～24份、聚乳酸多元醇30～70份、阻聚剂1～5份、催化剂0.1～1份。
2.一种生物基可光固化预聚物的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤：
(1)在氮气保护和机械搅拌下，将计量的二异氰酸酯、阻聚剂和催化剂置于装有恒压滴液漏斗和温度计的四口烧瓶中，在40～70℃温度范围内滴加含羟基的丙烯酸酯单体，升温至60～80℃反应1～3h，得到端异氰酸根的聚氨酯预聚物；
(2)然后降温至40～60℃，滴加计量的多元醇预聚物和聚乳酸多元醇的混合液，滴加时间1～3h，然后缓慢升温至70～95℃，继续保温1～3h，得到生物基可光固化预聚物，产物为100％固含，产率达到100％。
3.根据权利要求1或2所述的生物基可光固化预聚物的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，含羟基的丙烯酸酯单体为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯、二乙二醇单丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯中之一或它们的任意组合。
4.根据权利要求2所述的生物基可光固化预聚物的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯其中之一或它们的任意组合。
5.根据权利要求2所述的生物基可光固化预聚物的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，阻聚剂为对羟基苯甲醚、对苯二酚、酚哌嗪中之一或它们的任意组合。
6.根据权利要求2所述的生物基可光固化预聚物的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，催化剂为三乙醇胺、三乙胺、三亚乙基二胺、月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、辛酸钴、辛酸铅、环烷酸锌中之一或它们的任意组合。
7.根据权利要求2所述的生物基可光固化预聚物的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，多元醇预聚物为聚己内酯多元醇、聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚碳酸酯多元醇中之一或它们的任意组合。
8.根据权利要求2所述的生物基可光固化预聚物的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，聚乳酸多元醇为500分子量聚乳酸二醇、1000分子量聚乳酸二醇、2000分子量聚乳酸二醇中之一或它们的任意组合。
9.根据权利要求2至8所述的生物基可光固化预聚物的制备方法，其特征在于，二异氰酸酯的重量份数为7～28份、含羟基的丙烯酸酯单体的重量份数为4～32份、多元醇预聚物的重量份数为8～24份、聚乳酸多元醇的重量份数为30～70份、阻聚剂的重量份数为1～5份、催化剂的重量份数为0.1～1份。
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