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摘 要

UV固化技术具有节能、高效、绿色环保等优点，生物基材料具有可再生、成本低等优点，二者相结合，将为当前有机涂料行业提供一个很有前途的“绿色 绿色”战略。目前商用最广的植物油基树脂是环氧大豆油丙烯酸酯（AESO），然而AESO含有柔软的脂肪酸链，当单独用于制备涂膜时，制得的涂膜热性能和机械性能不佳，且AESO中残留的丙烯酸会危害人体健康。

以衣康酸、甲基丙烯酸羟乙酯为原料，合成含有多个双键的单酯代替丙烯酸与环氧大豆油反应，对其进行改性，制备出ESO-HEMAIA。本文以ESO-HEMAIA为基体树脂，加入不同的光引发剂及活性稀释剂制备涂膜，确定UV体系中各组分的最佳用量： ESO-HEMAIA作为基材树脂加入量为70wt%；活性稀释剂选用TMPTA，加入量为25wt%；光引发剂选用Darocur 1173，加入量为3wt%；助剂加入量为2wt%。 ESO-HEMAIA涂膜相较于AESO涂膜，其硬度有较高的提升，固化时间缩短，吸水率下降且热稳定性提高。

关键词：UV固化 生物基 环氧大豆油丙烯酸酯 涂膜性能 

Properties of UV-curing bio-based modified flexible epoxy acrylate

Abstract

UV curing technology is high efficiency, environmental protection and energy saving while bio-based materials are low cost and renewable. The combination of these two technologies will provide a promising "green green" strategy for the current organic film industry. Currently, the most commercially used vegetable oil-based resin is epoxy soybean oil acrylate (AESO). However, AESO contains a soft fatty acid chain. When it is used alone to prepare a film, the obtained film has poor thermal and mechanical properties. Furthermore, the residual acrylic acid in AESO is harmful to human health.

Itaconic acid and hydroxyethyl methacrylate are used as raw materials to synthesize monoesters which contains multiple double bonds. Then we use it to replace acrylic acid to react with epoxy soybean oil. After modification, ESO-HEMAIA is prepared. In this paper, ESO-HEMAIA is used as the base resin and different Photoinitiators and reactive diluents are added at the same time to prepare the film. Through experiments, we determine the optimal dosage of each component in the UV system：The addition amount of ESO-HEMAIA as the base resin is 70wt%; we choose TMPTA as the active diluent, the addition amount of which is 25wt%; we choose Darocur 1173 as the photoinitiator, the addition amount of which is 3wt%; the addition amount of additives is 2wt%. Compared with AESO film, ESO-HEMAIA film has higher hardness, shorter curing time, lower water absorption and improved thermal stability.

Key Words: UV curing; Biobased; AESO; Film performance

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 UV固化技术 1

1.2.1 UV光固化机理 1

1.2.2 UV固化涂料的组成 2

1.3 环氧大豆油在涂料中的应用 5

1.4 改性大豆油基树脂的研究进展 6

1.5 论文研究意义和内容 7

第二章 生物基改性柔性环氧丙烯酸酯涂膜制备及性能 9

2.1 引言 9

2.2 实验部分 9

2.2.1 主要原料及仪器 9

2.2.2 涂料基本配方及涂膜制备 10

2.2.3 测试与表征 11

第三章 结果与讨论 14

3.1 光引发剂对涂膜性能的影响 14

3.1.1 光引发剂种类对涂膜性能的影响 14

3.1.2 光引发剂用量对涂膜性能的影响 14

3.2 活性稀释剂对涂膜性能的影响 16

3.2.1 活性稀释剂种类对涂膜性能的影响 16

3.2.2 活性稀释剂用量对涂膜性能的影响 17

3.3 涂膜性能对比分析 18

3.4 涂膜的热重分析 18

第四章 结论与展望 20

4.1 结论 20

4.2 展望 20

参考文献 21

致谢 23

第一章 绪论

1.1 引言

工业的飞速发展带来了大量环境问题，环保经济开始被大众所重视，涂料行业的发展也逐步转向环保、成本低、性能优越等方向。传统涂料因工艺成熟、性能好、成本较低在市场上占有很大比例，但是传统涂料中的溶剂只是起到稀释成膜、降低体系玻璃化温度的作用.，不参加固化反应。此外，传统涂料主要以石油为原料，在成膜的过程中，漆膜干燥而有机溶剂挥发，对自然界环境造成危害^[1]。

1.2 UV固化技术

上个世纪七十年代，拜尔公司^[1]研发出UV光固化木器漆涂料，从此光固化技术在涂料行业中的发展就此拉开帷幕。现在UV固化技术应用已从最初的光刻胶发展到方方面面，产品覆盖了木器、电器、人造皮革、电子通讯等领域。我国在20世纪70年代才开始对UV固化技术进行应用，虽然起步晚，但是发展迅猛，21世纪我国就成为了UV固化原材料、产品的生产大国，产量仅次美国^[2]。UV固化技术作为绿色发展的新型工业技术，相对于传统固化技术有着如下优点：节能、高效、绿色环保、涂膜性能优异、经济。在2004年的国际会议上被誉为具有“5E”特点的新型工业技术。

1.2.1 UV光固化机理

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