基于巯基-烯光点击反应构建膨胀阻燃型透明木材涂料体系及其机理研究

With improvement of people's environmental consciousness and establishment of related safety regulations, green flame-retardant coating with highly efficient, low smoke, low toxicity, especially vegetable-based flame retardant coatings will become a major research topic. The project is to build intumescent flame retardant vegetable-based acrylate transparent wood coating system. To study the green vegetable-based acrylate one step synthesis and functiional caged phosphate, and make the intumescent vegetable oil-base acrylate coating cure film on the wood coatings system. Coating properties testing will be carried out for wood fire retardant coating system. Photo curing reaction conditions of the thiol-ene and double bond reaction will be investigation. Photo curing intumescent flame retardant coating on the wood surface and film-forming mechanism will be revealed. Meanwhile, by analyzing the pyrolysis process of wood flame retardant coating and residual foam char layer,to reveal the mechanism of flame retardant system, to provide theoretical and technical support for the intumescent flame retardant vegetable oil-based acrylic transparent wood coatings system.

随着人们环保意识的增强和相关法律法规的完善，高效、低烟、低毒的环保阻燃型涂料，特别是膨胀阻燃型植物油基透明木材涂料的研究已成为该领域的重大课题。本项目围绕基于巯基-烯光点击反应构建膨胀阻燃型透明木材涂料体系及其相关机理，开展植物油的一步酯化反应、反应型阻燃剂的合成、构建膨胀阻燃型植物油基丙烯酸酯木材涂料体系及其光固化机理、阻燃涂层降解后的炭层结构与阻燃机理、光固化膨胀阻燃涂膜/木材表面的结合机理等方面的研究。将膨胀型植物油基丙烯酸酯木材涂料涂布于木材表面上固化成膜，进行阻燃涂层的性能测试，重点研究巯基与双键的光点击反应条件与历程，揭示基于巯基-烯光点击反应的膨胀阻燃型透明木材涂料的光固化机理以及光固化膨胀阻燃涂膜/木材表面的结合机理；同时通过对阻燃涂料的热解过程和残留物泡沫炭层的系统表征，揭示该阻燃体系的作用机理，为推进膨胀阻燃型植物油基丙烯酸酯透明木材涂料的应用提供理论基础。

基于大豆油、蓖麻油等植物油来源于可再生油料植物，其结构多样，且分子中含有双键、羰基、羟基等可供改性的官能团，对植物油的功能化和精细化研究符合人们绿色化学及可持续发展的观念；尤其是植物油基涂料以其涂膜外观丰满度好、对木材等底材渗透性强、增加涂膜附着力等优点，被广泛应用于涂料领域。本项目基于先进高效的巯基-烯光点击反应，深入开展蓖麻油、大豆油等植物油的酯化反应、反应型新型阻燃剂的合成、构建膨胀阻燃型植物油基丙烯酸酯木材涂料体系及其光固化机理、阻燃涂层的炭层结构与阻燃机理、光固化膨胀阻燃涂膜/木材表面的结合机理等方面的研究，结合木材表面阻燃、疏水及防腐研究，采用紫外光（UV）固化技术、硼酸自聚偶联反应及吡啶季铵盐偶联反应、层层自组装（LBL）等化学改性方法，开展了光固化涂层交联体系的构建、多孔芳香骨架材料（PAF）的合成与应用、及聚电解质/无机纳米涂层的组装等方面的研究。.系统研究巯基与双键的光点击反应条件与历程，揭示基于巯基-烯光点击反应的膨胀阻燃型透明木材涂料的光固化机理以及光固化膨胀阻燃涂膜/木材表面的结合机理；通过对木材阻燃涂料的热解过程和残留物泡沫炭层的系统表征，揭示该阻燃体系的作用机理。技术上将现有的有机含磷阻燃剂（如PEPA、DOPO等）进一步修饰， 通过化学反应引入碳源、酸源、气源合成三位一体的新型阻燃剂，解决添加型阻燃剂在涂料体系的流失问题；高效制备用于生物基涂料的植物油基丙烯酸酯类单体，获得对木材等底材渗透性强、涂膜附着力强、涂膜外观丰满度好的单体，构建膨胀阻燃型植物油基丙烯酸酯木材涂料体系，在木材表面上有限厚度的涂层上实现阻燃功能，同时利用巯基-烯点击光化学反应构建光固化阻燃涂料体系，解决了阻燃剂和成膜物质的相容性问题，形成一个透明阻燃涂膜层，保证了阻燃涂层在木材表面实现透明的涂饰效果，为推进膨胀阻燃型植物油基丙烯酸酯透明木材涂料的应用提供理论支持。