[发明专利]阳离子光固化环氧植物油基阻燃材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种阳离子光固化环氧植物油基阻燃材料及其制备方法和应用。本发明首先采用环氧植物油和甲基丙烯酸缩水甘油酯的混合物与衣康酸和二乙基磷乙酸进行开环反应制备出含有磷环氧植物油丙烯酸酯，然后再用二乙基磷乙酸与甲基丙烯酸缩水甘油酯反应制备二乙基磷乙酸丙烯酸酯；再将含磷环氧植物油丙烯酸酯与间苯二酚二缩水甘油醚混合得到环氧树脂混合物；环氧树脂混合物与二乙基磷乙酸丙烯酸酯按比例混合即得所述阳离子光固化环氧植物油基阻燃材料。本发明既能有效提高环氧树脂的固化效率和降低固化耗能，也能有效地提高固化膜的交联密度；同时，用生物质来源的物质代替来源于石油产物，进一步增加生物质在光固化涂料中的应用。

技术领域

本发明属于UV固化材料领域，具体涉及一种阳离子光固化环氧植物油基阻燃材料及其制备方法和应用。

背景技术

传统的环氧树脂固化方式一般以热固化方式为主，环氧树脂的热固化需要经过高温，而且固化时间较长，一方面会造成大量的能源消耗；另一方面，一些热敏性基材不能经过长时间高温加热，这在很大程度上限制了环氧树脂的使用。阳离子光引发剂是一种非常重要的光引发剂，它是利用吸收光能达到激发态，分子进行光解反应，产生超强酸或者路易斯酸，进而引发阳离子低聚物和活性稀释剂进行阳离子聚合。其中，阳离子低聚物和活性稀释剂就包括环氧化合物和乙烯基醚等。阳离子光固化不受氧气影响，且在光固化时体积收缩小，有利于对基材的附着，而且，阳离子光固化的活性中间体超强酸是比较稳定的，在光照结束后，仍然能够进行后固化作用。

阻燃剂一般包括添加型阻燃剂和反应型阻燃剂两种，前者属于物理添加，进行搅拌混合；后者是作为一种反应型的一种单体或者低聚物参与反应，对材料性能影响较小。反应型的阻燃剂能有效提高固化膜的耐火性能，对基材也会有更好的保护作用。目前应用较为广泛的反应型阻燃剂有2,3-二溴丙醇、二溴苯酚、四溴邻二甲酸酐等，这类阻燃剂大多以热固化方式应用于聚氨酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂和不饱和树脂等。阳离子光固化具有条件温和，能耗低等优势，这种固化方式能有效改善传统反应型阻燃剂的固化方式，提高其应用效果。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种阳离子光固化环氧植物油基阻燃材料的制备方法。

本发明的另一目的在于提供一种由上述方法制得的阳离子光固化环氧植物油基阻燃材料。

本发明的再一目的在于提供上述阳离子光固化环氧植物油基阻燃材料的应用。

本发明通过利用环氧植物油与羧酸类阻燃剂和(甲基)丙烯酸类单体反应，制备一种具有阻燃作用的环氧植物油丙烯酸酯，与间苯二酚二缩水甘油醚混合，得到环氧树脂混合物；制备二乙基磷乙酸丙烯酸酯再和环氧树脂混合物混合，制备出植物油基的反应型阻燃剂，这在引入阻燃性能的同时，既能在原料上减少了石油基产品在涂料中的使用，又能降低固化耗能，这在涂料发展上应会有更好的应用前景。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种阳离子光固化环氧植物油基阻燃材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将环氧植物油、衣康酸、二乙基磷乙酸、甲基丙烯酸缩水甘油酯、三苯基膦和阻聚剂加入反应容器，在75～85℃搅拌0.5～1h，然后升温至110～130℃继续反应1～3h，得到含磷环氧植物油丙烯酸酯；

(2)在反应容器中加入二乙基磷乙酸、甲基丙烯酸缩水甘油酯、三苯基膦和阻聚剂，在75～85℃中搅拌0.5～1h，然后升温至90～100℃继续反应1～3h，得到二乙基磷乙酸丙烯酸酯；

(3)将步骤(1)中制得的含磷环氧植物油丙烯酸酯与间苯二酚二缩水甘油醚混合，得到环氧树脂混合物；再往环氧树脂混合物中加入步骤(2)中制备的二乙基磷乙酸丙烯酸酯，搅拌均匀，得到阻燃性环氧树脂预聚物即为所述阳离子光固化环氧植物油基阻燃材料。