CN114891190A - 一种可紫外光固化低粘度聚酯及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及聚酯合成领域，具体公开了一种可紫外光固化低粘度聚酯及其制备方法，所述可紫外光固化低粘度聚酯包括如下重量份的原料：羟基丙烯酸酯20‑45份、环氧丙烷类15‑40份、酸酐15‑40份、阻聚剂0.01‑0.1份、催化剂0.01‑1份；所述酸酐为丁二酸酐；本申请制得的可紫外光固化低粘度聚酯具有粘度较低，固化速度较快的优点。

Description

一种可紫外光固化低粘度聚酯及其制备方法

技术领域

本申请涉及聚酯合成领域，更具体地说，它涉及一种可紫外光固化低粘度聚酯及其制备方法。

背景技术

聚酯是由多元醇和多元酸酯化缩合而成，是大分子主链上含有酯键的一大类高聚物的总称。聚酯在合成纤维、化工纺织和高分子塑料行业中有着广泛的运用，特别适用于涂饰钢材、木材、织物和聚氯乙烯(PVC)地板砖表面，以增强耐污染、耐磨损、耐溶剂、耐水抽出和防止吸水膨胀的性能。

紫外光固化(UV-curing)是利用紫外光的中、短波在UV辐射下，液态UV材料中的光引发剂经辐照转变为自由基或阳离子，从而引发含活性官能团的树脂聚合交联成不溶不熔的固体涂膜的过程，紫外光固化技术因具有高效、经济、节能、适用性广、环境友好等优点而广泛应用于涂料、油墨、胶粘剂等领域。

由于人们越来越重视环保，并且在无溶剂无VOC排放的大环境影响下，在喷涂、淋涂等很多紫外光固化领域，行业对低粘度树脂的需求愈加旺盛。

发明内容

为了降低可紫外光固化聚酯的粘度，本申请提供一种可紫外光固化低粘度聚酯及其制备方法。

第一方面，本申请提供一种可紫外光固化低粘度聚酯，采用如下的技术方案：

一种可紫外光固化低粘度聚酯，包括如下重量份的原料：羟基丙烯酸酯20-45份、环氧丙烷类15-40份、酸酐15-40份、阻聚剂0.01-0.1份、催化剂0.01-1份。

通过采用上述技术方案，本申请通过羟基丙烯酸酯、环氧丙烷类、酸酐、阻聚剂和催化剂的共同作用下制得可紫外光固化低粘度聚酯，其中，酸酐采用丁二酸酐，丁二酸酐具有分子量小、分子结构规则的优点，因此与羟基丙烯酸酯和环氧丙烷类化合物能够充分作用，另外，丁二酸酐分子的各个集团之间的空间位阻较好，因此与其他酸酐相比，丁二酸酐的分子活性更高，不仅能够提升反应速率，而且由于分子间的作用力，可降低制得的可紫外光固化聚酯的粘度。

作为优选，所述可紫外光固化低粘度聚酯包括如下重量份的原料：羟基丙烯酸酯25-35份、环氧丙烷类20-30份、酸酐20-30份、阻聚剂0.04-0.08份、催化剂0.4-0.6份。

通过采用上述技术方案，本申请通过优化羟基丙烯酸酯、环氧丙烷类、酸酐、阻聚剂和催化剂的用量，使制得的可紫外光固化低粘度聚酯，呈无色透明的粘稠体，粘度较低，固化速度较快，附着力小于等于1级。

作为优选，所述羟基丙烯酸酯为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯中的一种或几种。

通过采用上述技术方案，本申请的羟基丙烯酸酯采用丙烯酸羟丙酯时，与其他原料共同作用，制得的可紫外光固化聚酯粘度较低，并且固化速度较快。

作为优选，所述环氧丙烷类为环氧丙烷和环氧氯丙烷中的一种或几种。

通过采用上述技术方案，本申请中环氧丙烷类采用环氧丙烷或环氧氯丙烷，环氧丙烷类化合物与其他原料进行共混制得的聚酯，其固化速度较快，并且具有较好的附着力。

作为优选，所述阻聚剂为对羟基苯基醚和对苯二酚中的一种或几种。

通过采用上述技术方案，本申请的阻聚剂具有抑制聚合反应的作用，将能终止每个自由基而使聚合反应停止，不过阻聚剂只能使自由基活性减弱，减慢聚合反应速度，但不能终止反应；多元酚及取代酚是一类应用广泛、效果较好的阻聚剂，其阻聚机理是酚类被氧化成相应的醌与链的自由基结合而起阻聚作用。

作为优选，所述催化剂为苄基三乙基氯化铵、三苯基膦、三乙胺中的一种或几种。

第二方面，本申请提供一种可紫外光固化低粘度聚酯的制备方法，采用如下的技术方案：

一种可紫外光固化低粘度聚酯的制备方法，包括以下步骤：

S1：在反应釜中依次投入羟基丙烯酸酯、环氧丙烷类、酸酐、阻聚剂、催化剂，升温至40-50℃，搅拌至溶解，得到第一混合物料；

S2：将第一混合物料加热升温到80℃后停止加热，升温到95-98℃时，保温1-1.5h，得到第二混合物料；

S3：对第二混合物料采用阶段式升温至105-108℃，保温2-2.5h，得到第三混合物料；

S4：将第三混合物料升温至118-120℃，保温1-1.5h，然后取样，当测酸值AV≤4mgKOH/g，反应停止，得到第四混合物料；

S5：将第四混合物料温度降到80℃以下，出料，得到可紫外光固化低粘度聚酯。

通过采用上述技术方案，本申请的羟基丙烯酸酯、环氧丙烷类、酸酐、阻聚剂、催化剂，在一定温度条件下进行共混反应，最终制得的可紫外光固化的聚酯，具有较低的粘度；制备可紫外光固化低粘度聚酯时，反应温度在上述范围内取值时，对制得的聚酯的性能均无明显影响。

作为优选，所述步骤S3中每升温5℃为一个阶段。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、本申请通过羟基丙烯酸酯、环氧丙烷类、酸酐、阻聚剂和催化剂的共同作用下制得可紫外光固化低粘度聚酯，其中，酸酐采用丁二酸酐，丁二酸酐具有分子量小、分子结构规则的优点，因此与羟基丙烯酸酯和环氧丙烷类化合物能够充分作用，另外，丁二酸酐分子的各个集团之间的空间位阻较好，因此与其他酸酐相比，丁二酸酐的分子活性更高，不仅能够提升反应速率，而且由于分子间的作用力，可降低制得的可紫外光固化聚酯的粘度

2、本申请的阻聚剂具有抑制聚合反应的作用，将能终止每个自由基而使聚合反应停止，不过阻聚剂只能使自由基活性减弱，减慢聚合反应速度，但不能终止反应；多元酚及取代酚是一类应用广泛、效果较好的阻聚剂，其阻聚机理是酚类被氧化成相应的醌与链的自由基结合而起阻聚作用。

3、本申请制得的可紫外光固化低粘度聚酯，呈无色透明的粘稠体，粘度较低，固化速度较快，附着力较好，制得的聚酯粘度最低可达到100mPa·s，固化速度为22m/min，附着力≤1级。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

原料

丙烯酸羟乙酯：羟值为30；其余原料均为普通市售材料。

实施例

实施例1-4

一种可紫外光固化低粘度聚酯，其各原料及各原料用量如表2所示，其制备步骤如下：

S1：在反应釜中依次投入羟基丙烯酸酯、环氧丙烷类、酸酐、阻聚剂、催化剂，升温至50℃，搅拌至溶解，得到第一混合物料；

S2：将第一混合物料加热升温到80℃后停止加热，升温到95℃时，保温1h，得到第二混合物料；

S3：对第二混合物料采用阶段式升温，每次升温5℃，共升温两次，当温度升至105℃时，保温2h，得到第三混合物料；

S4：将第三混合物料升温至120℃，保温1h，然后取样，当测酸值AV≤4mgKOH/g，反应停止，得到第四混合物料；

S5：将第四混合物料温度降到80℃以下，出料，得到可紫外光固化低粘度聚酯。

其中，羟基丙烯酸酯采用丙烯酸羟乙酯，环氧丙烷类采用环氧氯丙烷，酸酐为丁二酸酐，阻聚剂采用对羟基苯基醚，催化剂采用苄基三乙基氯化铵。

表2实施例1-4的各原料及各原料用量(kg)

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
					羟基丙烯酸酯	20	25	35	45
环氧丙烷类	40	40	40	40
					酸酐	15	15	15	15
阻聚剂	0.1	0.08	0.04	0.01
					催化剂	0.01	0.4	0.6	1

实施例5

一种可紫外光固化低粘度聚酯，与实施例3的不同之处在于，羟基丙烯酸酯为丙烯酸羟丙酯，其余步骤与实施例3均相同。

实施例6

一种可紫外光固化低粘度聚酯，与实施例3的不同之处在于，羟基丙烯酸酯为甲基丙烯酸羟乙酯，其余步骤与实施例3均相同。

实施例7

一种可紫外光固化低粘度聚酯，与实施例3的不同之处在于，羟基丙烯酸酯为甲基丙烯酸羟丙酯，其余步骤与实施例3均相同。

实施例8

一种可紫外光固化低粘度聚酯，与实施例5的不同之处在于，环氧丙烷类采用环氧丙烷，添加量为30kg，其余步骤与实施例5均相同。

实施例9

一种可紫外光固化低粘度聚酯，与实施例5的不同之处在于，环氧丙烷类采用环氧丙烷，添加量为20kg，其余步骤与实施例5均相同。

实施例10

一种可紫外光固化低粘度聚酯，与实施例5的不同之处在于，环氧丙烷类采用环氧丙烷，添加量为15kg，其余步骤与实施例5均相同。

实施例11

一种可紫外光固化低粘度聚酯，与实施例9的不同之处在于，丁二酸酐的添加量为20kg，其余步骤与实施例9均相同。

实施例12

一种可紫外光固化低粘度聚酯，与实施例9的不同之处在于，丁二酸酐的添加量为30kg，其余步骤与实施例9均相同。

实施例13

一种可紫外光固化低粘度聚酯，与实施例9的不同之处在于，丁二酸酐的添加量为40kg，其余步骤与实施例9均相同。

实施例14

一种可紫外光固化低粘度聚酯，与实施例12的不同之处在于，阻聚剂为对苯二酚，其余步骤与实施例12均相同。

对比例

对比例1

一种可紫外光固化低粘度聚酯，与实施例3的不同之处在于，酸酐为马来酸酐，其余步骤与实施例3均相同。

对比例2

一种可紫外光固化低粘度聚酯，与实施例3的不同之处在于，酸酐的添加量为5kg，其余步骤与实施例3均相同。

对比例3

一种可紫外光固化低粘度聚酯，与实施例3的不同之处在于，酸酐的添加量为60kg，其余步骤与实施例3均相同。

性能检测试验

检测方法/试验方法

外观：观察实施例1-12和对比例1-3制备的可紫外光固化低粘度聚酯的颜色和透明度状况。

粘度：利用旋转粘度计测得各个实施例和对比例制备的可紫外光固化低粘度聚酯的粘度大小。

固化速度：采用两个160W/cm的汞灯，对各个实施例和对比例制备的可紫外光固化低粘度聚酯进行照射，得的其固化速度。

附着力：采用GB 6739-1986《涂膜硬度铅笔测定法》中的测试方法，对各个实施例和对比例制备的可紫外光固化低粘度聚酯的附着力进行测试。

表3实施例1-12和对比例1-3的检测数据

结合实施例1-4的检测数据可以看出，实施例3中各原料配比较优，实施例3制得的可紫外光固化低粘度聚酯，呈无色透明的粘稠体，粘度较低，固化速度较快，附着力小于等于1级。

结合实施例3和实施例5-7的检测数据可以看出，分别用等量的丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯代替丙烯酸羟乙酯，根据检测数据可知，当羟基丙烯酸酯采用丙烯酸羟丙酯时，制得的可紫外光固化低粘度聚酯，呈无色透明的粘稠体，粘度较低，固化速度较快，附着力小于等于1级。

结合实施例5和实施例8-10的检测数据可以看出，采用环氧丙烷代替环氧氯丙烷，并且通过调节环氧丙烷的添加量，最后制得的可紫外光固化低粘度聚酯的具有较低的粘度和较快的固化速度；当环氧丙烷添加量为20kg时，制得的聚酯粘度为103mPa·s，固化速度为22m/min，附着力≤1级。

结合实施例9和实施例11-13的检测数据可以看出，当丁二酸酐的添加量为30kg时，制得的可紫外光固化低粘度聚酯，呈无色透明的粘稠体，粘度较低，固化速度较快，附着力较好，制得的聚酯粘度为100mPa·s，固化速度为22m/min，附着力≤1级。

再结合对比例1-3的检测数据可以看出，采用丁二酸酐比采用其他酸酐制得的聚酯粘度更低，说明采用空间位阻较小的酸酐，有利于降低聚酯的粘度；另外，合成聚酯时对酸酐的添加量具有一定的限制，酸酐的添加量过多和过少，均会影响最终制得的聚酯的粘度大小。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种可紫外光固化低粘度聚酯，其特征在于，包括如下重量份的原料：羟基丙烯酸酯20-45份、环氧丙烷类15-40份、酸酐15-40份、阻聚剂0.01-0.1份、催化剂0.01-1份；所述酸酐为丁二酸酐。

2.根据权利要求1所述的可紫外光固化低粘度聚酯，其特征在于：所述可紫外光固化低粘度聚酯包括如下重量份的原料：羟基丙烯酸酯25-35份、环氧丙烷类20-30份、酸酐20-30份、阻聚剂0.04-0.08份、催化剂0.4-0.6份。

3.根据权利要求1所述的可紫外光固化低粘度聚酯，其特征在于：所述羟基丙烯酸酯为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的可紫外光固化低粘度聚酯，其特征在于：所述环氧丙烷类为环氧丙烷和环氧氯丙烷中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的可紫外光固化低粘度聚酯，其特征在于：所述阻聚剂为对羟基苯基醚和对苯二酚中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的可紫外光固化低粘度聚酯，其特征在于：所述催化剂为苄基三乙基氯化铵、三苯基膦、三乙胺中的一种或几种。

7.一种权利要求1-6任一所述的一种可紫外光固化低粘度聚酯的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：在反应釜中依次投入羟基丙烯酸酯、环氧丙烷类、酸酐、阻聚剂、催化剂，升温至40-50℃，搅拌至溶解，得到第一混合物料；

S2：将第一混合物料加热升温到80℃后停止加热，升温到95-98℃时，保温1-1.5h，得到第二混合物料；

S3：对第二混合物料采用阶段式升温至105-108℃，保温2-2.5h，得到第三混合物料；

S4：将第三混合物料升温至118-120℃，保温1-1.5h，然后取样，当测酸值AV≤4 mgKOH/g，反应停止，得到第四混合物料；

S5：将第四混合物料温度降到80℃以下，出料，得到可紫外光固化低粘度聚酯。

8.根据权利要求7所述的一种可紫外光固化低粘度聚酯的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中每升温5℃为一个阶段。