改性蓖麻油基光固化涂料的制备及性能研究开题报告

全文总字数：2328字

1. 研究目的与意义

涂料是国民生产与发展不可或缺的材料,广泛用于建筑、工业制品等领域。它的发展经历了早期利用天然物质成膜,到现代使用化学方法合成树脂成膜的过程。传统涂料通常是以石油衍生物为原料,这不仅会消耗石油等不可再生资源,同时制备过程中添加的溶剂或稀释剂往往具有较大的挥发性,因此,传统涂料从制备到使用过程均会释放大量的挥发性有机化合物(voc),对大气环境、人体健康有较大危害。基于此原因,涂料工业界和科研工作者们都致力于开发绿色环保、性能优良的涂料产品。紫外光(uv) 固化技术因其高效、环保、节能等特点,被誉为面向21世纪绿色工业的新技术,uv 涂料的制备更是成为国内外学者研究的热点之一。另外,随着石化资源的日趋减少以及人们环保意识的逐步增强,以可再生资源替代石油化学品,并以其作为化学、化工、生物等高分子材料的主要来源,逐渐成为人们研究的重点。植物油作为一种价格低廉、资源丰富的生物质原料,因其毒性低、可生物降解和不挥发等特点,在涂料的研究中备受关注,将uv 固化技术与植物油相结合,成为解决目前涂料行业所存环境问题的一种双绿色解决方案。

天然植物油是自然界中广泛存在的一种生物来源的物质。它们的主要成分是含有不同脂肪酸链段的甘油三酸酯,其中每个脂肪链中含有14 ～ 20 个碳原子,脂肪链上通常含有多种活性官能团,如双键、环氧基、羟基、酯基等。一般将含有不饱和双键的植物油称为不饱和植物油,其在植物油中的比例要高于不含双键的饱和植物油,双键含量通常用碘值(iv) 来表示,依据不同的碘值可将植物油分为:非干性油( iv ＜ 125)、半干性油(125 ＜ iv ＜ 140)和干性油( iv ＞ 140)。对于干性油而言,在日光或uv 照射下,不饱和双键即可与空气中的氧气交联固化,这个特征使其可以应用于节能环保的uv 涂料。此外,由于植物油具有流动性,且无挥发性,也可将其作为涂料的稀释剂使用。如上所述,用植物油替代石油原料制备uv 涂

料,既有理论可行性,也具有现实意义。蓖麻油是一种在我国具有较高年产量的可再生生物资源,由于其所含羟基的平均官能度为2. 7,被广泛用于聚氨酯涂料的改性研究,但对其结构中所含的不饱和双键利用的较少。

2. 国内外研究现状分析

胡波年在改性蓖麻油制备uv光固化涂料的研究中研究了改性蓖麻油制备uv光固化涂料。由蓖麻油、环氧丙烯酸树脂uvr6100、光引发剂uvi6990制得的涂料具有优良的光泽、良好的附着力与硬度，且当改性蓖麻油含量为40%时，漆膜性能最为优良。[1]

夏家祥，周建新在由蓖麻油植被的uv光固化涂料中指出由蓖麻油甘油酯、环氧树脂urv6100、光引发剂uvi6990制得的涂料具有优良的光泽、良好的附着力与硬度，且当改性蓖麻油含量为40%时，漆膜综合性能较佳。[2]

李鹏、马松琪、焦纬洲等在植物油基紫外光固化涂料研究进展中指出，植物油基紫外光uv固化涂料以可再生的植物油为原料，结合具有高效的、节能、环保等特点的uv光固化技术，已收到业内的广泛关注，并且取得了一定的研究进展。文章从干性油、巯基 － 烯结合植物油、(甲基)丙烯酸酯植物油、马来酸酐改性植物油、环氧植物油等方面介绍了国内外植物油基 uv 固化涂料的研究进展及发展趋势。[3]

3. 研究的基本内容与计划

植物油长链上的双键活性低,直接uv 固化并不能实现充分的交联,引入活性更高、数量更多的可固化官能团,成为提高植物油基材料性能的一种有效方向。本研究以蓖麻油为基础材料,通过对蓖麻油分子链中的羟基和双键官能团进行改性,引入多个活性基团,制备蓖麻油基光固化预聚体,并研究所制光固化材料的固化行为和表面性能。

研究工作的总体安排及预期进度:

2018.1-2018.2 完成相关文献的检索与阅读,并探索蓖麻油改性的工艺条件；

4. 研究创新点

技术革新不断促进光固化涂料市场的发展。然而,由于原材料供应的紧张而限制了其发展速度。现在,大量的研究都集中在用植物油及其衍生物作原料制取紫外光固化涂料上 。作为植物油, 蓖麻油因其是可再生农业资源及无毒性而具有广泛的应用前景, 但由于蓖麻油属于不干性油 , 直接应用于涂料工业存在一定困难, 因此 ,对于蓖麻油的改性研究工作也相应展开。有关应用蓖麻油制备 UV 光固化涂料的研究国内目前尚未见报道 ,国外相关报道也很少, Shelby F 将蓖麻油进行脱水改性, 成功地制备了一种新型的 UV 光固化涂料 , 但工艺较为复杂[ 9] 。本文研究了应用蓖麻油脱水改性制备 UV 光固化涂料,可较大幅度降低生产成本, 所制备的涂料具有固化快、漆膜的耐水性和柔韧性好等特点 ,是一种应用前景较好的紫外光固化涂料。