一种生物基改性光固化阻燃地板涂料的组成及其制备方法与流程

本发明属于涂料，涉及紫外光(uv)固化涂料，是一种生物基改性光固化阻燃地板涂料的组成及其制备方法。

背景技术：

1、紫外光固化是辐射固化的一种，因其“5e”特点(高效、经济、节能、高适应性、环境友好)，能够大幅度降低固化能耗，能源利用率高，具有无污染、固化速度快、涂膜质量高及适合连续化大生产等优点；其所用的光固化树脂和单体所需原料主要来源于石油、煤等不可再生资源；

2、植物油是一大类天然有机化合物，其具有产量充足(全世界年产量达1.4亿吨)、价格低廉、结构特殊明显及生物降解性等特点，是一种可再生资源；随着全球资源，能源和环境面临的巨大挑战，传统的石油工业必须解决资源日益枯竭的问题，这将是一个严峻的考验；近些年来几种可再生的生物基资源，大豆油、腰果酚等已经被广泛应用和研究，因此使用生物基原料代替传统的石油原料，结合紫外光固化技术，是一种“绿色”+“绿色”的环境友好方案。

3、紫外光固化涂料作为一种快速发展的“绿色”新技术，目前已成为一种重要的地板涂料，且得到了广泛的应用。随着对紫外光固化涂料研究的深入，人们对其性能和功能的要求越来越高，紫外光固化阻燃地板涂料就是其中的一个典型；

4、为了提高紫外光固化材料的阻燃性，在最近几年成为大家对材料特性的一个特别要求，特别是在涂料领域的家具，建材领域，都希望紫外光固化涂料具有阻燃性，为了提高阻燃，在组成中冷拼无机阻燃剂是大家一贯的做法，但是过多的添加会影响成膜性能，添加量少了阻燃性能又不够，并对涂层的清晰度有较大的影响，不能显现木材的纹理；近些年，通过化学改性引入阻燃元素是学者门研究的重点；成伟等人在202111056489.0中“一种光固化阻燃地板涂料及其制备方法”中提及合成了一种含cl、p、si的丙烯酸低聚物，其含有卤素，并且不是利用可再生的生物基改性，在发生火灾时，会产生hcl的有毒气体，不利于人员的逃生；因此，为了提高地板涂料阻燃性能，合成一种即可以参加紫外光固化交联，不含卤素，又可以具有阻燃性能的环保型的生物基涂料是十分重要。

5、结合这两个性能，我们开发一种通过大豆油改性含p、si修饰的高官能度丙烯酸酯阻燃树脂，制备了不含卤素的生物基改性光固化阻燃地板涂料，具有阻燃性能好、硬度高、清晰度高的特点，具有很重要的现实意义；

技术实现思路

1、为了克服生物基涂料的理化性能不足的问题，通过化学改性合成了一种可光固化的高官能度大豆油阻燃树脂，该树脂具备高官能度的特点，使其固化速度快、硬度高、耐磨性好等优点。

2、为了克服现有地板涂料阻燃性不够的技术问题，本发明的目的在于合成的生物基改性阻燃树脂不含卤素，环保性好，搭配6官能度的聚氨酯，利用p、n、si元素的协同阻燃机理，制备了一种生物基改性的光固化阻燃地板涂料，具有协同阻燃作用，采用的固化方式为光固化，符合绿色、环保、节能的趋势。

3、本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种生物基改性光固化阻燃地板涂料，按重量份计，由以下各组分制备而成：

4、

5、其中，所述的大豆油改性含p、si高官能度丙烯酸酯树脂是环氧大豆油、丙烯酸、五氧化二磷、3-缩水甘油醚氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、催化剂三苯基磷、阻聚剂对羟基苯甲醚在乙酸乙酯中反应得到。

6、所述的大豆油改性含p、si高官能度丙烯酸酯树脂按重量份计，组成为：环氧大豆油10-20份，丙烯酸20-30份，五氧化二磷20-30份，3-缩水甘油醚氧基丙基甲基二乙氧基硅烷10-20份，乙酸乙酯20-30份，催化剂三苯基磷0.2-0.4份，阻聚剂对羟基苯甲醚0.1-0.2份。

7、所述6官聚氨酯丙烯酸酯为含端羟基聚酯多元醇与ipdi预接支反应，再用peta封端的合成产物。

8、所述的活性稀释剂为三丙二醇二丙烯酸酯，三羟基甲烷三丙烯酸酯，1，6-己二醇二丙烯酸酯，季戊四醇三丙烯酸酯中的一种或多种。

9、所述的光引发剂为2-羟基-2-甲基苯丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦中的一种或多种。

10、所述的耐磨粉为纳米二氧化硅，纳米氧化铝的一种或多种；所述助剂为tego920、byk2008、byk2013、byk025的一种或者多种。

11、制备所述的生物基改性光固化阻燃地板涂料的方法，先按下述方法制备所述的大豆油改性含p、si高官能度丙烯酸酯树脂：

12、反应在氮气保护下进行，首先将环氧大豆油、三苯基磷、对羟基苯甲醚、乙酸乙酯加入到反应瓶中，再将丙烯酸加入到反应瓶中反应，在100℃下反应8h后降温至25℃；再缓慢加入五氧化二磷，室温反应4h，再将3-缩水甘油醚氧基丙基甲基二乙氧基硅烷加入到反应瓶中反应，100℃反应4-6小时,制得大豆油改性含p、si高官能度丙烯酸酯树脂；然后再和其他组分一起配制成涂料。

13、有益效果：

14、本发明制备的生物基改性的光固化阻燃地板涂料，具有阻燃性能好，固化速度快、硬度高、环保、节能的特点。当p、n、si元素的比例为1.5:0.8:0.6时，阻燃性能最好，当涂布在木地板上，涂布量达到350g/m2时，按照gb8624-2012检测，所述生物基改性的光固化阻燃地板涂料组合物的阻燃达到难燃最高级别b1b级；耐磨性能按照gb/t1768-2006检测，磨耗为0.002g；

技术特征：

1.一种生物基改性光固化阻燃地板涂料，其特征在于，按重量份计，由以下各组分制备而成：

2.根据权利要求1所述的生物基改性光固化阻燃地板涂料，其特征在于，所述的大豆油改性含p、si高官能度丙烯酸酯树脂按重量份计，组成为：环氧大豆油10-20份，丙烯酸20-30份，五氧化二磷20-30份，3-缩水甘油醚氧基丙基甲基二乙氧基硅烷10-20份，乙酸乙酯20-30份，催化剂三苯基磷0.2-0.4份，阻聚剂对羟基苯甲醚0.1-0.2份。

3.根据权利要求1所述的一种生物基改性的光固化阻燃地板涂料，其特征在于，所述6官聚氨酯丙烯酸酯为含端羟基聚酯多元醇与ipdi预接支反应，再用peta封端的合成产物。

4.根据权利要求1所述的生物基改性光固化阻燃地板涂料，其特征在于，所述的活性稀释剂为三丙二醇二丙烯酸酯，三羟基甲烷三丙烯酸酯，1，6-己二醇二丙烯酸酯，季戊四醇三丙烯酸酯中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的生物基改性光固化阻燃地板涂料，其特征在于，所述的光引发剂为2-羟基-2-甲基苯丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的生物基改性光固化阻燃地板涂料，其特征在于，所述的耐磨粉为纳米二氧化硅，纳米氧化铝的一种或多种；所述助剂为tego920、byk2008、byk2013、byk025的一种或者多种。

7.制备权利要求1～6任一所述的生物基改性光固化阻燃地板涂料的方法，其特征在于，先按下述方法制备所述的大豆油改性含p、si高官能度丙烯酸酯树脂：

技术总结
本发明涉及一种生物基改性光固化阻燃地板涂料及其制备方法。所述地板涂料的基体树脂结构中含有由植物大豆油改性、并通过P、Si修饰的高官能度丙烯酸酯低聚物，具有紫外光固化的特性，可以极大提高生物基改性的紫外光固化涂料的硬度及阻燃性能。当P、N、Si元素的比例为1.5:0.8:0.6时，阻燃性能最好；本发明方法实践性高、可行性好，是解决紫外光固化阻燃特性的一种优良阻燃剂，是绿色环保的紫外光固化涂料。

技术研发人员：成伟,淳华,杨鹏飞,余宗萍,刘典智
受保护的技术使用者：瑞通高分子科技（浙江）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8