基于油脂/松脂的全生物质乙烯基酯树脂单体的合成及结构性能研究

针对目前乙烯基酯树脂含有害稀释剂、脆性大和不耐侯的缺点，设想将乙烯基团引入天然油脂和松脂的结构中，得到无稀释剂、高韧性、耐紫外线的全生物质乙烯基酯树脂。用环氧化、羧基酯化等方法将油脂和松脂乙烯基化，通过改变单体相对分子质量、结构和羟基含量，调节乙烯基单体的官能度和粘度；用Fineman-Ross法计算单体的竞聚率，结合玻璃化温度-单体配比曲线来确定乙烯基酯树脂的配方，选择合适的引发体系，通过树脂流变性能确定适用期。Malék最概然函数法选择机理函数研究固化反应动力学，确定树脂的固化条件。研究树脂浇注体的力学性能和热性能。采用人工气候加速实验和湿热老化实验评价树脂固化物的耐候性。重点探讨树脂的韧性、耐候性和基体结构之间的构效关系。这是一个全生物质高分子材料的设想，所用原料质量的80-90%都来自林业和农业生物质资源，本项目为摆脱石油煤炭资源，绿色高效利用可再生资源的科学发展提供了一个思路。

针对常规乙烯基酯树脂单体中含有苯环结构耐老化性能差、固化物脆性大，不环保等问题。课题以开发绿色环保乙烯基酯树脂单体为目标，制备了多种天然油脂或松脂源高活性乙烯基酯树脂单体，并确定了其最佳合成条件，完成了二聚脂肪酸源乙烯基酯树脂单体（DA-p-GMA和MA-m-DA-p-GMA）、桐油源乙烯基酯树脂单体（GMA-CTO）、豆油基乙烯基酯活性单体（AESO和MAESO）、基于月桂烯的乙烯基酯树脂单体（A-DGEMYM）、基于双戊烯的乙烯基酯树脂单体（TMA-p-GMA）和两类腰果壳油源乙烯基酯树脂单体（CDMA和MA-m-CD-p-GMA）的制备技术研究；开发了基于桐油/月桂烯的乙烯基酯共聚物（A-DGEMYM/TOA-GMA）、二聚脂肪酸源乙烯基酯树脂/苯乙烯共聚物(DA-p-GMA/Styrene和MA-m-DA-p-GMA/Styrene)、基于二聚脂肪酸/腰果壳油的乙烯基酯共聚物（MA-m-DA-p-GMA/CDMA）、基于双戊烯/大豆油的乙烯基酯共聚物（TMA-p-GMA/MAESO）和基于月桂烯/大豆油的乙烯基酯共聚物（A-DGEMYM/AESO）等多种刚柔结合的生物基共聚材料，制得的全生物基乙烯基酯树脂单体具有较高的UV光固化活性，其25µm厚的涂膜可在60s内基本达到完全固化，刚性固化膜的拉伸强度可达到49.0 MPa，柔性固化膜的断裂伸长率可达到 22.5 %；其混合固化涂层样品送样检测，固化交联度达到83%以上，附着力达到1级；并探究了天然生物基乙烯基酯树脂单体分子结构与共聚物综合性能之间的构效关系；对多元羧酸缩合、羟基功能性封端、定向环氧开环等多项化学改性技术做了系统性研究。公开发表期刊论文11篇，其中SCI 收录6篇，EI收录3篇，中文核心期刊2篇。申请国家发明专利5项，获得国家授权发明专利4项；培养硕士研究生4名，博士研究生1名，其中1名硕士研究生成功直博，继续转而攻读博士学位；协助培养青年骨干3名，其中2名获得副高级职称。 在2012年01月至2015年12月课题执行期间已圆满完成的课题的各项任务。本课题的实施对于推动林业生物基材料的迅速发展和乙烯基酯树脂制备应用技术的进步具有重要的理论指导意义。