生物質(zhì)原材料的范圍繼續(xù)擴(kuò)大

　　就更為可持續(xù)發(fā)展的原材料來說，植物油是使用最廣泛的生物材料，并且在醇酸樹脂和相關(guān)涂料中使用了幾十年。最新的研究重點(diǎn)是關(guān)注更多種類的植物油以及將這些原材料轉(zhuǎn)化為具有特定性能的更高官能度體系的化學(xué)方法。

　　同時(shí)，還探討了涂料應(yīng)用中蛋白質(zhì)和酶的使用情況。另一種生產(chǎn)可再生原材料的可行方法是植物糖(葡萄糖、果糖等)的發(fā)酵。目前，已經(jīng)研發(fā)出可直接替代現(xiàn)有石化化合物的生物質(zhì)原材料以及具有新型結(jié)構(gòu)和官能團(tuán)的可再生原材料。前者在價(jià)格上占優(yōu)勢，而對于后者來說，若具有性能優(yōu)勢，則能為傳統(tǒng)原油材料帶來更高溢價(jià)。

　　因?yàn)檩椛涔袒哂泻芏鄡?yōu)勢，所以人們廣泛關(guān)注的是通過研發(fā)用于配制UV固化涂料、電子束固化涂料以及LED固化涂料的可再生原材料，以增強(qiáng)技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展能力。

　　Allnex公司承諾致力于研發(fā)可再生原材料，使配方設(shè)計(jì)師能在涂料市場上朝著可持續(xù)發(fā)展的道路前進(jìn)。最近，該公司發(fā)現(xiàn)了配制LED固化涂料所需的高性能生物質(zhì)樹脂替代品。

表1 新型生物基可UV/EB/LED固化樹脂的特性

表2 參照丙烯酸酯低聚物的說明

　　經(jīng)過大量的深入研究，已推出一種含60%可再生材料的新型低黏度、高活性的樹脂。在UV LED配方中適當(dāng)加入這種樹脂時(shí)，配制的涂料和油墨兼具優(yōu)異的硬度與柔韌度，且收縮率達(dá)到最低。

　　生物質(zhì)樹脂綜合了多種有價(jià)值的性能

　　新型樹脂(“Ebecryl 5849”)是一種低黏度聚酯二丙烯酸酯，在UV或EB輻射固化時(shí)活性很高。它是采用植物分子合成。新型生物質(zhì)樹脂的主要性能見表1。這種液態(tài)樹脂在25 °C時(shí)呈現(xiàn)牛頓型低黏度(≈ 7 mPa · s)，無需添加任何稀釋劑，在使用和加工過程中具有很大優(yōu)勢。

　　在標(biāo)準(zhǔn)條件下制備純樹脂涂料涂膜，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和抗張強(qiáng)度都較高。這是在室溫條件下，呈脆性玻璃態(tài)涂料的特性。值得注意的是該樹脂反應(yīng)活性太高，而這通常也是生物質(zhì)體系的一大難題。

　　試驗(yàn)過程總結(jié)

　　為完整性起見，下面給出了樣品制備和某些物理試驗(yàn)的各項(xiàng)條件。測試了游離膜(厚度80 μm)的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和抗張強(qiáng)度性能(表1)。涂膜制備方法如下： 采用5 %(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) 的HDMAP (2-羥基-2-甲基-1-苯基-丙酮)作為光引發(fā)劑，在紫外線傳送帶上安裝120 W/cm的中壓汞燈，以20 m/min (6x)的帶速進(jìn)行固化。分析方法及條件見參考文獻(xiàn)^[1]。

　　進(jìn)行差示掃描光熱測量試驗(yàn)(表3)，試驗(yàn)條件如下：0.2 %(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的 “Irgacure TPO-L”作為光引發(fā)劑(BASF提供)，溫度 25 °C，測試儀器：，Mettler 823e差示掃描量熱儀，其上配置汞氙燈，作為紫外輻射源(Hamamatsu “Lightningcure LC8”， UVA的強(qiáng)度≈ 15 mW cm-2);樣品質(zhì)量：3～4 mg，在紫外線照射前或期間采用干燥氮?dú)獯祾撸?0 ml min-1;紫外線照射時(shí)間：4 min。