[发明专利]一种可自修复的含呋喃基团的生物基不饱和聚酯树脂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种可自修复的含呋喃基团的生物基不饱和聚酯树脂及其制备方法和应用，本发明首先通过于特定溶剂、催化剂种类、催化剂用量、反应物投料比、酸的种类及溶度等反应条件下，以高收率(收率可达95％)制备得到蒽基二元醇类化合物，然后以蒽基二元醇类化合物、2,5‑呋喃二甲酸、碳碳双键二元羧酸类化合物和脂肪二元醇类化合物作为反应单体原料，采用熔融聚合的方法获得具有自修复功能的生物基不饱和聚酯，最后以生物基不饱和聚酯为主体，以苯乙烯、衣康酸等为稀释剂，加入光引发剂得到UV可固化的自修复生物基不饱和聚酯树脂涂料，有效解决了现有生物基不饱和聚酯树脂涂料中存在的膜修补性能差、耐用性能差和使用寿命短的问题。

技术领域

本发明涉及不饱和聚酯树脂涂料技术领域，具体涉及到一种可自修复的含呋喃基团的生物基不饱和聚酯树脂及其制备方法和应用。

背景技术

基于功能性涂料的涂层技术被视为当前最简单、高效对基底材料进行修饰和保护的手段之一。不饱和聚酯树脂(UPRs)涂料是发展最早的涂料品种之一，因其具有硬度高、光泽高、丰满度好、成本低廉和易于加工等特点，已被广泛应用于涂料工业中。然而，随着全球石油资源的不断枯竭及人们环保意识的日益增强，传统石油基UPRs涂料已无法适应社会发展的需求。因此开发环保型UPRs涂料对整个涂料行业具有重大的实际意义和社会价值。

近年来，利用生物基二元醇及二元酸来构筑环保型UPRs涂料受到研究者及企业的青睐。例如，基于生物基原料丁二酸、1,4-丁二醇及顺式己二烯二酸制备了不饱和聚酯，基于此的UPRs涂料展现出良好的附着力和涂层效果。值得注意的是，当前主要是采用生物基的脂肪族二元酸代替石油基苯二酸来制备UPRs涂料。然而，涂料中刚性结构的缺失导致涂膜热性能及力学性能的下降。同时，类似于传统的石油基UPRs涂料，当前所开发的生物基UPRs涂料面临一个共同的瓶颈问题：膜修补性能较差，损伤的膜层修补后有印痕。在实际应用中，涂层材料在使用过程中受到外力及外界环境的长期做作用，表面易出现裂痕从而加速涂层的破坏，显著缩短其使用寿命。

发明内容

针对上述的不足，本发明的目的是提供一种可自修复的含呋喃基团的生物基不饱和聚酯树脂及其制备方法和应用，可有效解决现有生物基UPRs涂料中存在的膜修补性能差、耐用性能差和使用寿命短的问题。

为达上述目的，本发明采取如下的技术方案：

本发明提供一种可自修复的含呋喃基团的生物基不饱和聚酯树脂，其结构式如下所示：

其中，a为2～6中的自然数；b为0,1或2；结构式中“/”代表是无规共聚。

本发明中可自修复的含呋喃基团的生物基不饱和聚酯树脂是通过不可控聚合方法得到的，重复单元没有办法计算的，即结构式中n、m、z、k的值是没有办法确定的。

本发明还提供上述可自修复的含呋喃基团的生物基不饱和聚酯树脂的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤(1)：将2,2,5-三甲基-1,3-二恶烷-5-甲酸、9-蒽基甲醇、催化剂和溶剂加入反应容器中，于室温下反应15～30小时，反应结束后对反应体系进行分离纯化，得到中间产物；其中，2,2,5-三甲基-1,3-二恶烷-5-甲酸和9-蒽基甲醇的摩尔比为1～3:1～3；2,2,5-三甲基-1,3-二恶烷-5-甲酸和催化剂的摩尔用量比为1:1～2；

步骤(2)：将步骤(1)所得的中间产物和酸加入反应容器中进行水解反应，得到蒽基二元醇类化合物；