[发明专利]一种植物油基光固化聚氨酯丙烯酸酯的制备方法

说明书

本发明公开一种植物油基聚氨酯丙烯酸酯的制备方法，该方法利用巯基羧酸与植物油上的不饱和双键进行加成反应，得到中间体A；使用二异氰酸酯分别与羟基丙烯酸酯和3‑乙基‑3‑羟甲基氧杂环丁烷反应得到中间体B；将中间体A和B按一定比例混合，在催化剂作用下进行开环反应，可得到一种植物油基聚氨酯丙烯酸酯。本发明方法简单易行，制备得到的植物油基聚氨酯丙烯酸酯干燥速度快，固化膜表现出良好硬度、柔韧性、附着力和光泽度。

技术领域

本发明属于光固化树脂技术领域，具体涉及一种植物油基光固化聚氨酯丙烯酸酯的制备方法。

背景技术

紫外(UV)固化技术是一项节能和环保的新型技术，凭借其高效、节能、环保的特性在涂料、油墨、胶黏剂等行业得到越来越广泛的应用。紫外固化材料中只含有极少量的溶剂，被誉为新一代“绿色技术”。从1968年德国Bayer公司开发了第一代紫外固化木器涂料以来，紫外固化技术在全球获得迅速发展。

随着世界石化资源的日渐枯竭和环境的日益恶化，全球面临着经济可持续性发展和环境保护的双重压力，人们已经深刻认识到生物质资源的转化和利用是未来社会可持续发展的重要途径。天然甘油三酸酯油基聚合物是一种极具发展前景的绿色聚合物，在涂料及复合材料领域均显示出了极大的社会意义和经济价值。由于它从原料来源到废弃物回收均可实现可持续发展，并且整个过程极具环境友好性，使之成为一种潜在的石油基树脂的替代材料。不饱和甘油三酸酯油如大豆油、亚麻籽油、蓖麻油等是制造植物油基产品的主要可再生资源，在一些特定场合具有较高应用价值。

中国专利申请号202110094465.8提出了一种多官能植物油基超支化光固化预聚物及其制备方法和应用。具体来说，使用硫代甘油在自由基光引发剂的作用下与植物油中的不饱和双键反应，得到植物油基多元醇，然后再与甲基丙烯酸异氰基乙酯反应，得到多官能植物油基超支化光固化预聚物。该合成方法中使用的原材料“甲基丙烯酸异氰基乙酯”价格十分昂贵，使得最终产品无法得到大规模工业化应用。

中国专利申请号201610169042.7提出了一种蓖麻油基UV固化聚氨酯丙烯酸酯及其制备方法和应用。具体来说，先将二元醇和蓖麻油与二异氰酸酯反应，然后加入双酚A和2,2-二羟甲基丙酸，最后与(甲基)丙烯酸羟烷酯反应得到蓖麻油基UV固化聚氨酯丙烯酸酯。该方案中，1分子蓖麻油中平均含有2.7个羟基，在于二异氰酸酯反应过程中容易过度扩链，进而导致胶化。此外，使用的高沸点溶剂N,N-二甲基甲酰胺在反应结束后很难除去，及时经过UV固化也仍然残留在固化膜中，大大降低了固化膜的硬度和附着力。

以上两个方案虽然有其优点，但由于材料成本过于高昂或需要用到高沸点溶剂，并不具备大规模工业化的条件。

发明内容

发明目的：本发明的目的是为了克服现有技术上的不足，提供一种简单可靠、性价比高的制备方法，制备出结构明确、性能优异的植物油基光固化聚氨酯丙烯酸酯。

技术方案：为了实现以上发明目的，本发明采用的技术方案为：

(1)使用巯基羧酸与植物油上的不饱和双键进行加成反应，得到中间体A；

(2)使用二异氰酸酯分别与羟基丙烯酸酯和3-乙基-3-羟甲基氧杂环丁烷反应得到中间体B；

(3)将中间体A和B按一定比例混合，在催化剂作用下进行开环反应，可得到一种植物油基聚氨酯丙烯酸酯。

作为优选方案，以上所述的一种植物油基光固化聚氨酯丙烯酸酯的制备方法，步骤(1)所述中间体A的合成方法为：将一定比例的巯基羧酸与植物油混合，加入总质量1％～5％的热引发剂，在80℃～150℃下反应，直至红外光谱上3020cm^-1左右的双键特征吸收峰完全消失。