[01389823]植物油基木器涂料关键技术及应用

①课题来源与背景 任务来源包括国家自然科学基金青年基金1项、广东省自然科学基金课题1项和企业合作项目1项,具体列表如下： （1）国家自然科学基金委,国家自然科学基金青年项目“高官能度植物油基不饱和酯的分子设计及共聚固化机理研究”（31300489）,201401-201612 （2）广东省科技厅,广东省省级科技计划项目“巯基-烯光点击反应合成多官能度植物油基多元醇及其高固含量水性聚氨酯乳液的制备”（2017A010103015）,201701-201912 （3）中山四海家具制造有限公司,企业横向课题“家具涂料固化成膜发白机理及其防治措施” （h2015311）, 201507-201707 ②技术原理及性能指标 2.1项目所属的科学技术领域为林业-木材科学与技术 2.2性能指标：开发3种植物油基活性单体的高效转化技术,开发了4种植物油基高分子材料的性能调控方法,研发了3种木器涂料的新产品。通过环氧开环法、巯基光点击法等合成了植物油基多元醇和内乳化剂,在此基础上制备了植物油基光固化预聚体和植物油基水性聚氨酯,并结合聚集态结构调控技术开发了一系列植物油基环保型水性涂料和植物油基低VOC光固化涂料及其喷绘涂料。 ③技术的创造性与先进性 提出和完善了多套植物油生物质资源向活性单体高效转化的绿色生产方法,揭示了生物质分子内氢键和官能团分布对其化学转化历程和效率的影响规律和调控机制,完成了农林生物质资源的定向转化及其单体高效制备,突破了生物质分子空间位阻和低化学活性导致转化率低、转化温度高和转化工艺复杂等技术难题。 本项目科技创新属于木材科学与技术学科。旁证材料：专利（专利1-4）;发表学术论文（论文1-24） ④技术的成熟程度,适用范围和安全性; 本项目针对农林生物质转化及其高分子材料构建与应用过程中存在的转化效率低、生物基高分子材料性能低下、应用产品附加值低等行业技术瓶颈,在理论方面研究了生物质活性位点的空间位阻效化学选择性对转化产物的产率和纯度的影响,揭示了紫外光点击反应机理、热力耦合的催化转化机制和无机有机共催化原理;开发出了无溶剂自催化、氧化/还原法等多套植物油和植物多酚绿色转化工艺;在关键技术方面研究了木质素的新型溶剂和纤维素热裂解碳化技术体系;同时提出了以不同形态的水为调控单元的水性聚氨酯乳液制备新方法;研究了软硬段调控,交联密度调控,诱导结晶调控,动态可逆化学键,无机有机杂化技术调控和改性生物基高分子材料的性能,揭示了其成分-结构-性能的构效关系,解决了制约生物基高分子材料性能低的技术瓶颈问题,突破了生物基活性单体活性位点有限及其分布不均导致的高分子材料性能低下技术难题;通过配方设计创制了水性保护性涂料、3D喷绘光固化涂料体系和低VOC功能性涂料等系列高品质产品,丰富了木器涂料库的种类。项目形成的技术和产品分别在中山四海家具制造有限公司、珠海展辰新材料股份有限公司等全国龙头企业进行了推广示范。 ⑤应用情况及存在的问题 本项目研究的主要经济效益是依托于：1)植物油基环保型水性涂料及其木器涂料共混杂化改性技术主要应用于木质餐椅室内木门面漆等;2)植物油基低VOC光固化涂料及其UV共聚改性和交联网络改性技术主要应用于木质套房家具、木质橱柜底漆和木塑油漆门等;3)UV数字喷绘涂料体系及其光固化树脂工艺优化技术主要应用于木器的外观涂饰等。项目研究的植物油基木器涂料技术和产品主要应用于木器的面漆、底漆以及外观涂饰等,实现了油脂生物质资源高效转化和木器涂料的高值化应用,获得了显著的直接经济效益。 本项目主要针对植物油生物质转化及其高分子材料构建与应用过程中存在的转化效率低、生物基高分子材料性能低、应用产品附加值低等行业技术瓶颈,提出和完善了多套植物油绿色转化工艺,开发出了一系列聚氨酯多元醇和水性扩链剂以及多官能团光固化预聚体;同时提出了以不同形态的水为调控单元的水性聚氨酯乳液制备新方法;研究了软硬段,交联密度等成分调控手段和诱导结晶,动态可逆化学键等聚集态结构调控技术改性植物油基高分子材料的性能;通过配方设计和有机杂化改性等技术手段创制了植物油基环保型水性涂料、植物油基低VOC光固化涂料、3D喷绘光固化涂料体系等系列高品质产品,丰富了木器涂料库的种类。但是植物油的产量有限,而且一些植物油的利用存在与民争粮的问题。本研究成果的核心技术在非食用油的利用中存在产量不够的局限性。 ⑥历年获奖情况; 张超群（1/1）; “珠江人才计划”青年拔尖, 广东省科学技术厅, “珠江人才计划”青年拔尖, 其他, 2018（张超群）. 张超群（2/9）; 废弃包装聚合物资源化及绿色印刷功能材料的开发, 陕西省科学技术厅, 科技进步, 省部二等奖, 2021（周星; 张超群; 黄颖为; 李言; 王锵; 胡京博;杜彦力; 雷婉青; 王咚）。