[发明专利]多官能度生物基环氧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环氧丙烯酸酯的制备方法，包括：将不饱和植物油基羧酸、巯基乙酸和光引发剂混合，进行光化学反应，得到植物油基二元羧酸。将所得植物油基二元羧酸和一定量衣康酸混合，加入溶剂将其溶解，再控制温度，加入叔铵盐催化剂，然后升温并加入含有阻聚剂的间苯二酚二缩水甘油醚进行反应，再升温进行反应，然后缓慢加入甲基丙烯酸缩水甘油酯继续反应，即得。本发明在环氧丙烯酸酯的主链中引入了活性双键，从而极大程度的提高了其官能度，并利用植物油基二元酸中的脂肪酸长链对环氧丙烯酸酯主链有增长作用，有利于增强其疏水作用，通过生物质苯环的引入，有助于增强其硬度，减小了石化资源的使用。

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环氧丙烯酸酯及其制备方法和应用。

背景技术

环氧丙烯酸酯是目前应用最广泛、用量最大的光固化低聚物，是一类重要的UV固化材料用原材料，它是由环氧树脂和（甲基）丙烯酸在催化剂作用下经开环酯化制得。环氧丙烯酸酯按照结构类型可分为双酚A环氧丙烯酸酯、酚醛环氧丙烯酸酯、环氧化丙烯酸酯和改性环氧丙烯酸酯等，其中，双酚A环氧丙烯酸酯最为常用，用量也最大。

环氧丙烯酸酯分子中同时含有环氧基团和活性双键，使得既能通过活性双键进行自由基固化，又可以在环氧基的作用发生后固化，从而提高固化膜的固化性能。环氧丙烯酸酯官能度的增加会增加其交联密度和固化速率，固化膜的强度和硬度均会增加。而且环氧丙烯酸酯中环氧基与丙烯酸开环酯化反应产生较多的羟基，有利于附着于极性基材，也有利于颜料的润湿。传统的环氧丙烯酸酯一般是通过环氧树脂中的环氧基与丙烯酸反应，预聚物长链中的具有聚合活性的双键的位置和数量都会受到环氧基团的位置和数量限制，因此其官能度很难获得极大程度的提高。而且，传统环氧丙烯酸酯的环氧树脂和丙烯酸大部分来自于石化资源，其中大部分的环氧树脂属于双酚A类环氧树脂。大量的研究数据表明，双酚A具有生殖毒性和内分泌干扰特性，对人体有较大的伤害。如何采用可再生的、环保的材料制备环氧丙烯酸酯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环氧丙烯酸酯的制备方法。

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环氧丙烯酸酯的制备方法，包括如下步骤：

（1）将不饱和植物油基羧酸、巯基乙酸和光引发剂混合，进行光化学反应，得到植物油基二元羧酸。

优选的，所述不饱和植物油基羧酸为油酸、蓖麻油酸、桐油酸、亚麻油酸、亚油酸、芥酸和棕榈油酸中的至少一种。

优选的，所述光引发剂为2-羟基-2-甲基苯丙酮，用量为所述不饱和植物油基羧酸和巯基乙酸总质量的1%～5%。

优选的，所述不饱和植物油基羧酸与所述巯基乙酸的摩尔比为1：（1～1.3）。

优选的，所述光化学反应的条件为用365nm波长的紫外光常温照射5～8 h。

（2）将步骤（1）所得植物油基二元羧酸和一定量衣康酸混合，加入溶剂（优选丁酮）将其溶解，再控制温度至55～65℃，加入叔铵盐催化剂（优选N, N-二甲基乙醇胺），然后控制温度至75～85℃并加入含有阻聚剂（优选对苯二酚）的间苯二酚二缩水甘油醚进行反应（1～2h），再控制温度至85～95℃进行反应（3～5 h），然后缓慢加入甲基丙烯酸缩水甘油酯继续反应（3～5 h），得到间苯二酚环氧丙烯酸酯，即为多官能度生物基环氧丙烯酸酯。

优选的，所述植物油基二元酸和衣康酸二者中羧酸基团的摩尔比为（0.04～0.10）：（0.005～0.065）。

优选的，所述植物油基二元酸和衣康酸中羧酸的总摩尔量与间苯二酚二缩水甘油醚和甲基丙烯酸缩水甘油酯中环氧基的总摩尔量的比值为1：（1～1.05）。