[发明专利]一种生物基多官能阻燃环氧丙烯酸酯及其制备方法和应用

说明书

本申请公开一种生物基多官能阻燃环氧丙烯酸酯及其制备方法和应用，采用两种方式制得生物基多官能阻燃环氧丙烯酸酯预聚物，通过开环酯化反应，在生物基环氧树脂中引入二乙基磷乙酸，能有效地起到阻燃的作用，从而增强固化膜的耐燃性；将间苯二酚二缩水甘油醚和环氧植物油作为主要原料制备多官能度生物基环氧丙烯酸酯，能有效地将生物质引用于光固化涂料中，降低了石油基原料的使用；选择衣康酸代替来源于石油产物的(甲基)丙烯酸，增加生物质在光固化涂料中的应用；且衣康酸与环氧植物油进行开环反应对聚合物既有扩链作用，也有利于提高环氧植物油基丙烯酸酯的官能度，提高光固化膜的柔韧性和拉伸强度等相关性能。

技术领域

本发明属于UV固化材料领域，具体涉及一种生物基多官能阻燃环氧丙烯酸酯及其制备方法和应用。

背景技术

目前，生活中使用的大部分材料都是可燃性的，像塑料、橡胶、纤维、还有经常接触的木材等。在这些材料表面添加一层阻燃性固化膜，有利于提高材料的耐燃性。阻燃剂一般可以分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂，添加型阻燃剂是通过物理方法将其与聚物物材料混合；反应型阻燃剂则是作为一种单体参加聚合反应，因其本身具有阻燃成分，对聚合物材料的使用性能影响较小，阻燃性也会较持久。现在，大多反应型阻燃剂是利用阻燃成分与环氧树脂反应制备成多元醇，再将其制备成阻燃性聚氨酯或者阻燃性聚氨酯丙烯酸酯应用于涂料中，然而，这些环氧树脂大多来自于石油产品，对石油资源有较大的依赖性，由于石油资源的短缺，且石油产品大多对生态会造成一定的破坏，这限制了其在涂料中的使用。将阻燃性成分与生物质结合，能有效减少对石油资源的依赖，降低阻燃剂价格和减少环境污染等。

环氧丙烯酸酯主要是利用环氧树脂与(甲基)丙烯酸发生开环酯化制得，因在开环酯化反应中会产生羟基，所以环氧丙烯酸酯含有较多的羟基，这有利于附着于极性基材和颜料的润湿，且环氧丙烯酸酯也有较快的固化速度，在目前，环氧丙烯酸酯在光固化涂料中是应用最为广泛，用量最大的一类原材料。通过制备生物质环氧树脂，将阻燃性有效成分与生物质环氧树脂结合，制备阻燃性生物基环氧丙烯酸酯，这将能有效提高阻燃剂的使用效果。

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生物基多官能阻燃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：

一种生物基多官能阻燃环氧丙烯酸酯的制备方法，包括如下步骤：

在带有温度计的三口烧瓶中加入间苯二酚二缩水甘油醚、衣康酸、二乙基磷乙酸、催化剂三苯基膦和阻聚剂(优选对苯二酚)，在75～85℃中搅拌机搅拌0.5～1h，然后升温至90～100℃继续反应1～3h，得到一种含磷间苯二酚基环氧丙烯酸酯。

优选的，所述间苯二酚二缩水甘油醚、衣康酸和二乙基磷乙酸之间的摩尔比为3：(1～2)：(2～4)。

优选的，所述三苯基膦用量为间苯二酚二缩水甘油醚、衣康酸和二乙基磷乙酸总重量的0.5％～2％。

优选的，所述阻聚剂的用量为衣康酸总重量的0.01％～1％，阻聚剂为对苯二酚、对羟基苯甲醚、2,5-二叔丁基对甲苯酚、对甲氧基苯酚、2-叔丁基对苯二酚或对苯醌中的至少一种。

优选地，催化剂为N,N-二甲基苯胺、三乙胺、四乙基溴化铵、三苯基膦、三甲基苄基溴化铵或N,N-二甲基苄铵中的至少一种。

在带有温度计的三口烧瓶中加入环氧植物油、衣康酸、二乙基磷乙酸、三苯基膦和阻聚剂(优选对苯二酚)，在75～85℃中搅拌机搅拌0.5～1h，然后升温至110～130℃继续反应1～3h，得到一种含磷植物油基环氧丙烯酸酯。

优选的，所述环氧植物油、衣康酸和二乙基磷乙酸之间的摩尔比为1：(0.5～1)：(1～2)。

优选的，所述三苯基膦用量为环氧植物油、衣康酸和二乙基磷乙酸总重量的0.5％～2％。