手機掃碼訪問本站
微信咨詢
環氧豆油丙烯酸酯的制備
半酯改性法制備環氧豆油丙烯酸酯型光敏涂料
環氧大豆油丙烯酸酯涂料嶄露頭角
環氧豆油丙烯酸酯是一種黏度低、對皮膚刺激性小、對顏料潤濕性優良的光活性預聚物。由丙烯酸和環氧豆油酯化反應而得，反應實質是羧酸和環氧基進行加成反應。反應中常用的催化劑有：N-N二甲基苯胺、N-N二甲基芐胺、三乙胺、1，4-二氮雜雙環[2.2.2]-辛烷、三苯基膦等。由于環氧豆油丙烯酸酯分子鏈較長、交聯密度小，可以明顯地改善涂層的韌性和附著力，且其合成用主要原料環氧大豆油價格便宜，資源豐富。
UV光固化涂料以其固化速率快、生產效率高、產品性能穩定等優勢而備受關注，是當今涂料行業中發展最為迅速的品種之一。近年來，紫外光固化涂料不僅逐步取代木材、金屬用的傳統涂料，而且還不斷地開辟新的應用領域，如電子元件的封裝、光纖著色、皮革的罩光、化學纖維的包覆和粘結等，發展前景十分廣闊。
在裝有回流冷凝管、攪拌器、滴液漏斗、溫度計的四口燒瓶中，加入一定量的環氧大豆油，油浴加熱至85℃時按比例滴加含催化劑三苯基膦、阻聚劑對苯二酚和丙烯酸的混合溶液，控制滴加速度且邊滴加邊升高油浴溫度。待混合溶液滴加完后保證油溫升至110℃，此時撤去滴液漏斗插入溫度計保持瓶中物料110℃恒溫反應，至體系酸值為5mgKOH/g時結束。
將馬來酸酐和丙烯酸羥乙酯進行加成反應生成一端是羧基，另一端是丙烯酸酯基的加成物，此半酯分子再與環氧豆油反應合成環氧豆油丙烯酸酯光敏預聚物。由于這種半酯分子中含有的不飽和雙鍵比丙烯酸多一倍，且容易與環氧化物進行開環反應，故此法合成的環氧豆油丙烯酸酯光敏涂料比直接將環氧豆油與丙烯酸進行酯化反應所制備的光敏涂料的光固化時間短，35秒即可完全固化、光敏性較強，且由于其光敏預聚物為脂肪鏈結構，附著力和柔韌性優于雙酚A型環氧樹脂光敏性涂料，具有較大的開發價值。同時環氧豆油丙烯酸酯是黏度低、刺激性小，對顏料潤濕性優良的光活性齊聚物，廣泛用于紫外光固化色漆中，最近有科研人員制備出有色環氧豆油丙烯酸酯涂料，并發現此體系具有良好的光敏性，可用于紫外光固化。
低成本、環境友好的環氧大豆油，近年來已經成為國內外在涂料領域的一個研究熱點，其中UV(光固化)自由基固化環氧豆油丙烯酸酯涂料取得不俗成果，國內對環氧豆油丙烯酸酯及改性環氧豆油丙烯酸酯，在紫外光固化光纖內層涂料的應用有較為深入的研究。據中國環氧樹脂行業協會專家介紹，其應用也在一些領域嶄露頭角，特別是作表面金屬化薄膜涂層意義很大，適合制造紙板清漆、罩光漆、木器清漆、顏料等。環氧大豆油丙烯酸酯涂料應用，可謂“嶄露頭角”。環氧豆油丙烯酸酯由丙烯酸和環氧豆油酯化反應而得，反應實質是羧酸和環氧基進行加成反應。反應中常用的催化劑有：N-N二甲基苯胺、N-N二甲基芐胺、三乙胺、1，4-二氮雜雙環[2.2.2]-辛烷、三苯基膦等。由于環氧豆油丙烯酸酯分子鏈較長、交聯密度小，可以明顯地改善涂層的韌性和附著力。
考慮到環氧大豆油價格較便宜等因素，環氧豆油丙烯酸酯為基的光敏性涂料具有廣闊的發展前景。據中國環氧樹脂行業協會專家介紹，國內外有關環氧豆油丙烯酸酯涂料的研究十分活躍，美國的UCB公司已經進行了商業化生產，如Ebecry 860。環氧豆油丙烯酸酯的合成一般采取的方法有：直接將環氧豆油同丙烯酸進行酯化反應、方法是利用半酯改性法，目前普遍采用的是前者。UV自由基光固化環氧丙烯酸酯涂料主要用的是雙酚A型和酚醛型環氧，缺點是其固化膜柔性不足、脆性高；而環氧豆油丙烯酸酯恰能彌補這一缺點，國內安徽理工大學采用第1種合成方法對此體系進行了深入的研究，探討了環氧豆油丙烯酸酯的合成工藝，實驗發現環氧豆油稍過量對丙烯酸的轉化有利，在確定n(環氧基)：n(酸)=1.12的基礎上通過正交試驗分析確定了最佳反應條件。在此基礎上用馬米酸酐對上述體系進行改性，在環氧丙烯酸酯分子中引入親水基團羧基，最后用胺或氨水中和制得水基光敏環氧丙烯酸酯預聚物。
由于馬來酸酐的加入使雙鍵的密度增大，增大了交聯產物的交聯密度，從而提高了固化速度和固化膜的硬度。此外，考慮到雙酚A環氧丙烯酸酯分子剛性大，形成固化膜的強度高、固化速度快、黏度較大，而環氧豆油丙烯酸酯黏度小、價廉、附著力強，但同化速度慢，固化膜硬度小的特點，將環氧豆油和雙酚A環氧樹脂按照一定的比例混合制備環氧丙烯酸酯，既解決了合成時黏度大的問題，又提高了固化膜的綜合性能。中國環氧樹脂行業協會專家介紹說，國內還合成了環氧豆油丙烯酸酯齊聚物，并將此體系采用紫外光固化，研究了SiO2消光劑(UV55C)對涂膜性能的影響：測試表明UV55C的最佳用量為5%左右，由于消光劑粒子具有粒徑小、比表面積大、表面活性高等因素，它的加入在提高了涂膜的硬度、耐磨性和附著力的同時也使得固化速率及涂膜光澤度有所下降，具有一定的經濟意義。
參考信息:www.epoxy-e.cn