紫外光固化环氧丙烯酸树脂的合成讲解.docx

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紫外光固化环氧丙烯酸树脂的合成讲解

文章编号:

　1001-227X（200005-0028-04

紫外光固化环氧丙烯酸树脂的合成

黄高山,　陶　莉

（湖南轻工研究所,湖南长沙　

摘要:

环氧丙烯酸（EA,A,讨论了原料投料比、,并通过正交试验确定:

;　环氧丙烯酸树脂;　合成中图分类号:

TQ32315　　　　　　　文献标识码:

A

SynthesisofUVradiation-curableepoxyacrylateresin

HUANGGao-shan,TAOLi

（HunanInst.ofLightIndustry,Changsha,410015China

Abstract:

Epoxyacrylate（EAresinisanimportantphotosensitiveresin,inwhichbisphenolicepoxidewasmostwidelyusedinthefieldofUVcuringcoating.ThesynthesisprocessofEAresinwasstudied.Influencesofratioofreactingmaterial,selectionofcatalystandreactiontemperatureontheresinpropertiesweredis2cussed.Reactionconditionswereoptimizedbyorthogonaltest.Keywords:

UV-curing;epoxyacrylate;synthesis

1　引言

　　UV（紫外光固化涂料是一种节能环保型涂料,它不含溶剂,固化速度快、能耗低、污染少,涂层具有优良的物理、机械及耐腐蚀性能。

近年来开发极为迅速,广泛应用在竹木地板、油墨、光纤光缆、纸张上光、印制线路板及金属板壳涂饰等方面

[1～4,6～9]

。

国

内也有人尝试过在钢管上采用紫外光固化涂装工艺获取表面防护涂层。

UV固化涂料

　收稿日期:

2000-08-15

一般由感光性树脂、活性单体、光引发剂及

其它助剂组成

[1,3,5,7]

。

感光性树脂是决定涂

料性能最重要的部分。

环氧丙烯酸（EA树脂作为一种重要的感光性树脂,具有优异的耐腐蚀性、高强度及对极性基材附着力好等特点,特别是双酚A型EA树脂由于其原料来源广,价格便宜,成为应用最广泛的感光性树脂。

目前大量应用在UV涂料、UV油墨及上光清漆等方面。

　　本文根据涂料对EA树脂的要求,采用不同的环氧树脂进行合成,并通过正交试验确定了最佳的合成反应条件。

　Oct.2000　　Electroplating　&　Finishing　　Vol.19No.5

2　实验部分

211　主要原料

　　环氧树脂　丙烯酸　催化剂　阻聚剂212　合成方法

　　在装有搅拌器、回流冷凝管、温度计、滴液漏斗的四口瓶中投入环氧树脂、混合均匀后,化剂,在908mgKOH,。

213　酸值的测定

　　将试样溶于丙酮中,以1%（质量分数酚酞的乙醇溶液作为指示剂,用011molΠLKOH乙醇标准溶液滴定,以消耗的KOH乙

醇溶液的体积来计算酸值。

214　环氧值测定

　　将试样溶于盐酸—丙酮溶液中,摇匀后

放置暗处,加入混合指标剂,用0115molΠL

NaOH标准溶液滴定至红色,以消耗的NaOH

标准溶液的体积来计算环氧值。

215　粘度的测定

　　采用同济大学机械厂生产的NDJ-79型旋转式粘度计测定。

21UV。

灯管功率80WΠcm,辐射距离15cm。

3　结果与讨论

311　EA树脂的合成机理

　　EA树脂通常是在催化剂和阻聚剂的存在下,环氧树脂开环与丙烯酸的羟基发生酯化反应而得,其反应方程式如下

:

其副反应有两个:

丙烯酸的自聚反应以及丙烯酸与环氧树脂中的羟基的酯化反应。

312　原材料的筛选31211　环氧树脂的选择

　　EA树脂通常选用高环氧值和低粘度的双酚A型环氧树脂与丙烯酸为原料进行合成,用于涂料的EA树脂需要满足颜色浅、粘度低的要求,因此,我们对环氧树脂进行了筛选。

如表1所示:

2000年10月　　电镀与涂饰　　第19卷第5期　

31212　阻聚剂的选择

　　EA树脂合成反应的温度较高,容易引发丙烯酸的自聚而影响其光固化性能,甚至会出现爆聚,因此,反应中阻聚剂是必不可少的。

我们采用对苯二酚和对羟基苯甲醚进行比较,结果发现,对苯二酚作阻聚剂合成的EA树脂颜色偏红,而对羟基苯甲醚合成的EA树脂颜色微黄,因此,选用后者为阻聚剂。

表1　及产地颜色EA（6101

（上海树脂厂

0.43浅角透明11.0618（上海树脂厂0.51微黄透明4.0CYD-128（岳化树脂厂

0.53浅红透明4.5E-44（

0.44

微黄透明

9.0

　　我们选用618环氧树脂为原料合成EA树脂。

31213　催化剂的选择

丙烯酸与环氧树脂的开环反应必须采用对羧基与环氧基团反应有高选择性的催化剂,一般采用叔胺类及季胺盐类物质,我们选用了四甲基氯化铵（1#、N,N-二甲基苄胺（2#、四乙基溴化胺（3#作为合成催化剂,其对反应的影响如表2:

表2　

催化剂品种

达到指定酸值的

时间（h

反应程度

（1#396.62#3.594.93#

4.5

92.7

　　注:

催化剂用量为111%

　　反应程度=[（反应物环氧值-合成物环氧值Π反应物环氧值]×100%

　　由表2可知,1#

催化剂的催化效果是比较好的,其反应程度最高,因此,我们选择了四甲基氯化胺作为合成催化剂。

313　操作方法的选择

环氧树脂与丙烯酸的反应为放热反应,,,,基于以上原因,我们将反应温度控制分为三个阶段,第一阶段为低温滴加阶段;第二阶段为预反应阶段;第三阶段为恒温反应阶段,由此发现,整个反应的温度控制较为平稳,体系粘度变化保持稳定。

314　合成工艺的优化

　　影响环氧树脂和丙烯酸酯化反应的因素较多,为了确定最佳的合成工艺,通过大量的前期摸索准备实验,我们选择了3因子3水平的正交试验方案进行试验,见表3。

表3　因子水平表

水平数

A

酸的物质的量B

催化剂

用量（%C

反应

温度（℃

11∶11.190-10021.02∶11.3100-1103

1.04∶1

1

110-120

正交试验结果见表4。

　　UV涂料的基本配方:

EA树脂10,TPG2

DA9,TMPTA5,混合光引发剂2,助剂适量。

经计算,得到各因子对合成反应影响程度的数据如表5和表6。

　　由表5可知,三种因素对反应程度的影响大小顺序为　酸的物质的量Π环氧的物质的量>反应温度>催化剂用量。

　　由表6可知,三种因素对粘度影响的大小顺序为　催化剂用量>反应温度>酸的

　Oct.2000　　Electroplating　&　Finishing　

　Vol.19No.5

物质的量Π环氧的物质的量。

试验中发现,当反应温度在110～120℃,催化剂用量为115%时,体系极易发生爆聚而凝胶（如试验3,可能是在此条件下促进了合成反应的两个副反应的进行。

由上述结果可知,当温度控制在90～100℃,酸的物质的量Π环氧的物质的量=1.04∶1,催化剂用量为111%时,其反应程度高且能获得较低粘度的EA树脂,因此,该反应条件为本实验EA树脂的最佳合成条件。

表4　正交设计表

试

验A1B2C34粘度

（pa.s酸值（KΠ（s1

11114.2Π3.2102122201.94.612

313---凝胶

435.01.85Π3.591.912523110.50.93Π3.594.612623124.81.04Π3.095.210731326.01.71Π3.594.912832134.02.89Π3.095.4109

3

3

2

1

5.5

1.89Π3.0

94.6

12

表5　反应程度与相关因子的关系

KA

1=—KA

2=93.8KA

3=96.2KB1=94.0KB

2=95.0KB

3=—KC1=95.2

KC2=93.7

KC3=—

表6　EA树脂粘度与相关因子的影响数据

μA

1=—μA

2=5.43μA

3=5.23μB1=5.00μB2=8.60μB3=—μC1=3.00

μC2=3.50

μC3=—

4　结论

　　①影响EA树脂合成的主要因素为反应

温度、酸的物质的量Π环氧的物质的量、催化剂品种与用量。

②通过618环氧树脂与丙烯酸的酯化反应,合成了EA树脂,其最佳反应条件为:

　　四甲基氯化铵（催化剂,111%;反应温度90～100℃;反应时间3～315h;酸的物质的量Π环氧的物质的量=1.04∶1。

参考文献:

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