三(环氧丙基)异氰尿丙烯酸酯的合成及应用.doc

三(环氧丙基)异氰尿丙烯酸酯的合成及应用2007-11-10汤杨，单文伟*，曾光明，彭敏，林菡(湖南大学环境科学与工程系，湖南 长沙 410082)摘要：以三(环氧丙基)异氰尿酸酯作为树脂基体，经丙烯酸加成酯化，得到了三官能团环氧丙基异氰尿酸丙烯酸酯(TGICA)。研究了催化剂种类、原料配比、阻聚剂种类、酯化温度及反应时间对产物性能的影响。结果表明，合成TGICA的最优化条件为：n(TGIC)/n(AA)=1：2.79；催化剂为N，N-二甲基苯胺；阻聚剂为2，6-二叔丁基对甲酚；反应温度(1052)；反应时问3h。丙烯酸的转化率可达到99.7%。应用研究表明TGICA是一种性能优异，价格低廉且合成方法简单的紫外光固化涂料成膜树脂。 关键词：三(环氧丙基)异氰尿酸丙烯酸酯；合成；光敏树脂 O引言 紫外光固化涂料(UV涂料)具有能量利用率高、固化速度快、无溶剂、不向大气排放挥发性有机物等特点，被誉为省能源、省资源、低公害和高效率的环保清洁产品，正逐渐取代传统有污染的溶剂型涂料1-3。UV涂料的性能主要取决于光敏成膜树脂的性质4。合成光敏成膜树脂必须具备2个条件：a.具有可UV固化的双键官能团，b.具有性能优良、价格低廉的树脂基体5。本文选用三(环氧丙基)异氰尿酸酯作为树脂基体，经丙烯酸加成酯化，得到三官能团环氧丙基异氰尿酸丙烯酸酯。由于三(环氧丙基)异氰尿酸酯具有三嗪核骨架，具有极好的热稳定性、耐候性和阻燃性，且3个环氧基经丙烯酸改性后本身是一种交联剂，具有很快的固化速度和很高的交联密度，是一种性能极佳的树脂基体。另一方面，其合成原料为价格低廉的氰尿酸和环氧氯丙烷6。从而使TGICA具有了性能优越、价格便宜且合成方法简单的特点。 1、实验部分 1.1反应原理 合成TGICA的反应机理是环氧基与丙烯酸在叔胺类催化剂作用下发生加成酯化反应。其反应方程式如下： 1.2买验原料 三环氧丙基异氰尿酸酯(TGIC)，丙烯酸(AA)，2，6-二叔丁基对甲酚(STF)，工业品；N，N-二甲基苯胺，三乙胺，对苯二酚，分析纯；对羟基苯甲醚，化学纯。 1.3合成方法 在装有搅拌器、冷凝器、温度计的三口瓶中依次加入准确计量的三环氧丙基异氰尿酸酯，丙烯酸，阻聚剂。开始加热，将自动控温器设在80左右。待反应物开始溶化，开动搅拌装置缓慢搅拌，待反应物完全溶化后，加催化剂，将搅拌转速定为200300r/min，开始计时。料温控制在105左右，3h后取样测酸值，当酸值(KOH)92%，附着性：1级，柔韧性(mm)：0。 3.2金属罩光UV涂料 涂料配方：TGICA40%，三官能稀释剂10%，二官能稀释剂10%，单官能稀释剂20%，光敏剂4%，其他助剂6%。配制成金属罩光UV涂料，喷涂在马口铁板上，经紫外灯固化。 测试结果如下：固化时间0.1s，光泽度(60入射角)99%，附着性100/100(划格法)，铅笔硬度3H，柔韧性(mm)0，耐磨性(750g/1000转)0.0012g，耐热性(200，2h)无变化，耐冷冻性(-20，48h)无变化。 试验表明，用TGICA配制的UV涂料固化速度快、光泽度高、各项物理性能优于现有的光敏树脂，是一种性能优异的光敏树脂。 4结论 1)TGICA具有非常稳定的三嗪骨架结构，并具有3个双键官能团，因此，TGICA具有很优异的热稳定性和耐候性及高交联密度。是一种理想的光敏成膜树脂与交联剂，可以开发出以TGICA为主体成分的新一代uv涂料。 2)合成TGICA工艺的最优化操作条件：n(TGIC)：n(AA)=1：2.79；催化剂为N，N-二甲基苯胺；阻聚剂为2，6-二叔丁基对甲酚；反应温度，105；反应时间，3h。丙烯酸的转化率可达到99.7%。 3)应用研究表明，用TGICA作为主体树脂配制的UV涂料固化速度快、光泽度高。各项物理性能均优于现有的光敏树脂，是1种性能优异的光敏树脂。 参考文献： 1冯昭纬紫外光固化涂料及其进展J涂料与运用，1996，(1)：4-6 2徐国财，邢宏龙，江柃紫外光固化涂料研究进展J涂料 工业，1998，(5)：36-39 3C Deker.UV-radiation curing of acrylate/epoxidesystemsJPolymer，2001，42(13)：5531-5541 4周钢，陈建山，奚海，等紫外光固化光敏齐聚物体系的研究进展J精细化工中间体，20H03，33(1)：5-7 5陈乐培，王海杰，武志明光敏树脂及紫外光固化涂料发展新动向J热固性树脂，2003，18(5)：33-35 6彭敏，曾光明，单文伟，等三(环氧丙基)异氰尿酸酯的合成新工艺J热固性树脂，2