植物油基光固化树脂的合成及性能研究毕业论文_化学工程与工艺毕业论文

植物油基光固化树脂的合成及性能研究毕业论文

2021-04-28更新

摘 要

近年来,经济在不断发展,石油资源等不可再生资源在不断消耗,环境问题越来越严重。因此目前涂料行业要求生产要低碳、节能和环保。以植物油这类可再生资源为原料,再结合环保节能的紫外光固化技术来制作产品,已受到国内外的广泛关注。然而目前广泛应用的环氧大豆油丙烯酸酯(AESO)却存在着因丙烯酸残留而导致气味重,且产品中含有一定的毒性等问题。

本文以橡胶籽油(RSO)和光皮树果油(WFO)为原料,用双氧水环氧化,制备环氧橡胶籽油(ERSO)和环氧光皮树果油(EWFO),再利用环氧大豆油,环氧橡胶籽油和环氧光皮树果油与合成的马来酸酐半酯(MAAMA)发生开环反应制备了新型的植物油基不饱和酯预聚体。其化学结构由FT-IR确证生成。同时研究了研究该树脂经光固化后的力学和热力学性能。结果表明这三种树脂性能与AESO较为相似,可以替代AESO,用于光固化材料。

关键词:大豆油;橡胶籽油;光皮树果油;环氧化;紫外光固化;

Study on Synthesis and properties of vegetable oil-based photocurable resin

ABSTRACT

In recent years, the economy has been developing continuously. The consumption of non-renewable resources such as petroleum resources, environmental problems are becoming more and more serious. Therefore, the current coatings industry requires low-carbon, energy-saving and environmental protection. Using vegetable oil as raw material, combined with environmental protection and energy-saving UV curing technology to produce products, has attracted wide attention at home and abroad. However, the widely used epoxy soybean oil acrylate (AESO) has some problems, such as heavy odor caused by residual acrylic acid and toxicity.

In this paper, epoxidized rubber seed oil (ERSO) and epoxidized wilsoniana fruit oil (EWFO) were prepared by epoxidation of rubber seed oil (RSO) and wilsoniana fruit oil (WFO) with hydrogen peroxide. Then epoxy soybean oil, epoxy rubber seed oil and bark tree oil were used to ring-open with synthetic maleic anhydride semiester (MAAMA) to prepare a new vegetable oil-based unsaturated ester prepolymer. Its chemical structure was confirmed by FT-IR and 1H NMR. At the same time, the mechanical and thermal properties of the resin cured by light were studied. The results show that the properties of the three resins are similar to those of AESO, which can be used as a substitute for AESO for light-curing materials.

Key word: soybean oil; rubber seed oil; wilsoniana fruit oil; epoxidation; UV curing

目录

1. 绪论 1

1.1植物油 1

1.1.1大豆油的概况 1

1.1.2橡胶籽油的概况 2

1.1.3光皮树果油 2

1.2紫外光(UV)固化技术 3

1.2.1紫外光固化原理 3

1.2.2紫外光固化技术的优点 3

1.2.3紫外光固化技术的缺点 4

1.2.4紫外光固化技术的基本分类 4

1.3植物油基紫外光固化树脂的研究进展 4

1.3.1环氧丙烯酸酯 4

1.3.2聚氨酯丙烯酸酯 5

1.3.3不饱和聚酯 5

1.3.4环氧树脂 5

1.4本文研究的目的、意义及主要内容 6

1.4.1研究的目的、意义 6

1.4.2主要内容 6

2. 实验 7

2.1实验仪器 7

2.2 实验仪器 8

2.3实验原理 9

2.4实验步骤 10

2.4.1 马来酸酐半酯(MAAMA)的合成 10

2.4.2植物油的环氧化 10

2.4.3 环氧值的滴定 11

2.4.4环氧植物油与马来酸酐半酯的合成 12

2.4.5紫外光固化 12

2.5测试仪器及方法 12

3. 结果讨论与分析 15

3.1合成树脂的合成与表征 15

3.2合成树脂的热力学性能 18

3.3合成树脂的力学和涂膜性能 20

3.4合成树脂的凝胶含量测试 21

结 论 22

致 谢 23

参考文献 24

1. 绪论

可持续发展是当今世界的一个很重要的话题,再加上近年来,石油资源变得匮乏[1],使得价格不断上涨,供给十分紧张。寻找可替代的原料成为各国科学家的研究重点。其中的一个重要方向就是对植物油的开发利用。植物油具有毒性低、可生物降解和不挥发等特点,再加上它是一种价格低廉、资源丰富的生物质原料,所以应用范围十分广泛[2]

紫外光固化技术是一类面向21世纪绿色工业的新技术,因其高效和环保的特点而逐渐在现代工业尤其是涂料方面广泛应用[3]

生物可再生资源在紫外光固化涂料中的应用,可以为当今涂料工业提供“绿色 绿色”的解决方案[4]

1.1植物油

植物油是一类天然的有机化合物,它的主要成分是高级脂肪酸三甘油酯[5],对于一般天然油脂而言,它的组成除了含95%为脂肪酸甘油三酯外,还含有极少而成分复杂的非甘油三酯成分。脂肪酸三甘油酯的分子结构式如图1所示:

图1 高级脂肪酸三甘油酯

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