涂界记者2月22日获悉，华南农业大学，广东碳和新材料科技有限公司“全生物基紫外光固化涂料及其制备方法和应用（ZL202110932030.6）”发明专利转让给华南农业大学、广东碳和新材料科技有限公司、广东美涂士建材股份有限公司。根据专利摘要显示，该发明的全生物基紫外光固化涂料固化速率高，固化后形成的光固化膜具有极高的交联度和良好的力学性能，同时，光固化膜的附着力高，耐热性、耐酸性、耐碱性和耐沸水性好，可广泛应用于木器涂料、乐器涂料、玩具涂料、艺术涂料、防腐涂料、汽车涂料、卷材涂料、建筑涂料、工业涂料等涂料工业领域。

涂料是中国古人的发明创造，天然油漆是一种全生物基材料，主要由桐油和生漆组成，因此得名为油漆，其性能十分优异，能够保存上千年。这主要是因为生漆的主要成分漆酚中的酚羟基和桐油中的双键交联固化，形成了性能优异的高交联度的致密固化膜。但是桐油干燥速率较慢，自然条件下需要几天时间才能完全干燥；而生漆具有产量低、价格高、粘度大、颜色深、易致敏等缺陷，因此天然油漆无法满足快速发展的现代工业需求。

现代涂料是一种石油基材料，其原材料主要来自石化资源，虽然可以克服上述生漆和桐油的各种缺陷，获得性能优异的各类涂料产品。但是在资源危机日益严重、环境问题日趋严峻的形势下，石油基高分子材料的发展面临着新的挑战，开发新型生物基涂料迫在眉睫。植物油脂是一种可再生资源，其分子结构上的双键可以直接聚合或者转化为环氧基进行聚合，还可以利用植物油中的双键、羟基、酯基等活性基团，通过化学转化，将其转化为高活性的聚合单体。因此植物油具备构建聚合物材料体系的结构基础，是大规模合成和制备生物基涂料的理想替代资源。

紫外光固化技术是快速合成聚合物的一种最有效的方法，其聚合反应可以在分秒之间完成。因具有能量利用率高、溶剂排放少、固化速度快、生产效率高、涂层性能好等五大技术优势，紫外光固化技术在涂料工业领域获得了快速的发展。但是，众所周知，紫外光固化技术同时还存在氧阻聚效应、体积收缩效应、固化深度受限、光线穿透受限等四大技术壁垒，从而在一定程度上限制了其发展。

该发明的首要目的在于提供一种全生物基紫外光固化涂料，以解决上述技术问题中的至少一个。发明的另一目的在于提供上述全生物基紫外光固化涂料的制备方法。发明的再一目的在于提供上述全生物基紫外光固化涂料在木器涂料、乐器涂料、玩具涂料、艺术涂料、防腐涂料、汽车涂料、卷材涂料、建筑涂料、工业涂料领域中的应用。

据悉，该发明提供的全生物基紫外光固化涂料中，桐油基类漆酚化合物中的酚羟基具有光固化活性，在紫外光的照射下，酚羟基不稳定，容易分解成稳定的自由基，随着光照时间的延长，体系中的自由基逐渐积累，可以引发酚羟基分别与桐油基类漆酚化合物自身的碳‑碳双键和干性油中的碳‑碳双键发生自由基聚合反应，即发生桐油基类漆酚化合物的自聚反应和与干性油的共聚反应，使得体系的分子量不断增加，从而实现固化，最终形成固化膜，其中酚羟基与双键的光引发聚合反应机理。另外，加入环氧基后，环氧基与碳‑碳双键的光交联反应也具有协同聚合效应。即发明中同时存在着酚羟基、碳‑碳双键、环氧基三种光固化基团的交联聚合反应，三种光固化基团具有协同共聚效应。其中酚羟基发生自由基光固化反应，碳‑碳双键发生自由基和阳离子光固化反应，环氧基发生阳离子光固化反应。

该发明提供的全生物基紫外光固化涂料固化后，固化膜致密、交联度高、力学性能好、附着力高，且具有良好的耐热性、耐酸性、耐碱性和耐沸水性，可用作木器涂料、乐器涂料、玩具涂料、艺术涂料、防腐涂料、汽车涂料、卷材涂料、建筑涂料、工业涂料等。

与现有技术相比，该发明有益效果：1）发明提供的紫外光固化涂料中，除复合光引发剂外，其他原料均可采用生物基材料，如桐油基类漆酚化合物可以采用由植物油桐油或植物油酸酯桐油酸与从植物中提取的生物基邻苯二酚通过傅克烷基化反应制得的生物基类漆酚化合物，干性油可以采用桐油、梓油或亚麻油，环氧植物油可以采用环氧桐油、环氧蓖麻油、环氧亚麻油、环氧大豆油、环氧棉籽油、环氧玉米油、环氧菜籽油等，从而制得一种高性能的全生物基紫外光固化涂料，可以有效节约石油资源，避免了石油基涂料对环境的危害，对保护环境具有积极作用，也提高了生物质资源的附加值；同时，以生物基材料为主要原料制备涂料，原料来源广，有利于降低成本和进行规模化生产。

2）发明提供的全生物基紫外光固化涂料，可以采用光固化的方式固化类漆酚化合物/干性油/环氧植物油体系，涂料干燥速率快，能有效满足工业应用的要求。3）发明提供的全生物基紫外光固化涂料，光固化后，固化膜的交联度不小于99.6%，拉伸强度不小于50MPa，铅笔硬度达到6H，柔韧性达到2mm，具有极高的交联度和良好的力学性能，同时，固化膜附着力高，具有良好的耐热性、耐酸性、耐碱性和耐沸水性，性能优异。

4）发明构建了含酚羟基/双键/环氧基的全生物基光固化涂料体系，该体系具有酚羟基、双键、环氧基等多种光固化基团，可获得极高的交联度；复合光引发剂可以引发体系中多种光活性基团的阳离子光固化和自由基光固化反应，从而可以有效克服单一自由基光固化体系的氧阻聚效应，获得高性能的全生物基涂料；一方面克服了传统植物油基聚合物性能难以提升的问题，另一方面进一步提高了植物油的利用价值。

美涂士新总部大楼效果图

资料显示，美涂士始建于1997年，是顺德政府认定的30家总部企业之一，主要从事涂料的研发、生产、销售及服务，产品涵盖了建筑涂料、工业涂料、地坪涂料、艺术涂料、木器涂料、防水涂料、辅材辅料、保温装饰一体板等。目前，集团在广东、江苏等地建有多个生产基地。规划产能超80万吨，涂料产销量位居国内行业前列。

目前，美涂士建有国家博士后科研工作站、省级企业技术中心、省级院士专家企业工作站、广东省博士后创新实践基地、广东省节能环保水性涂料技术企业重点实验室等研发平台，并获得CNAS国家实验室认可，同时还与中山大学、华南农业大学等多所高等科研院校进行了产学研合作。公司多次获得省市级科学技术奖等。

涂界记者注意到，美涂士在生物基涂料技术领域也取得了丰硕成果。其中，公司联合华南农业大学开发了“植物油高效转化及高值化利用关键技术研究和推广应用”、“植物油脂绿色转化关键技术及高值化应用”等系列项目；双方联合申报的“生物基紫外光固化材料化学反应调控机制研究”项目于2021年获批粤佛联合基金重点项目。

此外，由华南农业大学材料与能源学院团队完成，合作企业为广东美涂士建材股份有限公司的“面向海洋重防腐的生物基超厚膜涂料”项目获得中国国际大学生创新大赛广东省分赛决赛银奖。美涂士参与完成的“植物油脂绿色转化关键技术及高值化应用”项目荣获度广东省科技进步奖二等奖，参与完成的“植物油高效转化及高值化利用关键技术研究和推广应用”项目荣获广东省农业技术推广奖二等奖，等等。（涂界）