CN1238345C - 三(甲基)丙烯酸环氧酯基异氰尿酸酯及其合成方法 - Google Patents

Abstract

一种三(甲基)丙烯酸环氧酯异氰尿酸酯(TGICA)，该化合物结构式为：其中R为H₂C＝CH-COO(缩写为AA-)或(缩写为MAA-)其合成方法为：(1)配料比：三环氧丙基异氰尿酸酯(TGIC)∶(甲基)丙烯酸＝1∶2.85-3.15(摩尔)；催化剂用量0.4-0.8%(TGIC)，阻聚剂用量0.5-1.5%(AA或MAA)，抗氧剂用量0.05-0.08%(总投料量)；(2)工艺过程及条件：将AA或MAA、阻聚剂、抗氧剂、催化剂投入反应器，搅拌升温至80℃，再分批投入TGIC，TGIC全部溶解后，控制在100-110℃反应1小时，升温并控温在100-120℃反应4小时；停止搅拌，每隔1小时取样测定至酸值＜5mgKOH/g，冷却至80℃以下出料包装。本发明为一种固化速度快，热稳定性及户外耐候性优异，可降低成本的三(甲基)丙烯酸环氧酯基异氰尿酸酯及其合成方法。

Description

三(甲基)丙烯酸环氧酯基异氰尿酸酯及其合成方法

技术领域

本发明涉及一种新型化合物—三(甲基)丙烯酸环氧酯基异氰尿酸酯(TGICA)及其合成方法。

背景技术

近年来，紫外光固化涂料(以下简称UV涂料)由于其不含挥发性有机溶剂，作为一种绿色环保涂料在许多工业及民用领域得到广泛应用，是涂料工业清洁生产的一种重要方面。UV涂料主要由四大部分组成，即成膜树脂、稀释单体、光敏剂与助剂。UV涂料的性能及应用完全取决于上述物质的性能及组成。现有的UV成膜树脂丙烯酸双酚A环氧酯，丙烯酸聚氨酯，丙烯酸聚酯其热稳定性及户外耐候性不够理想。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种固化速度快，热稳定性及户外耐候性优异，可降低成本的三(甲基)丙烯酸环氧酯基异氰尿酸酯及其合成方法。

本发明的三(甲基)丙烯酸环氧酯异氰尿酸酯(TGICA)有如下结构式：

其中R为H₂C＝CH-COO(缩写为AA-)或 (缩写为MAA-)，AA为丙烯酸，MAA为甲基丙烯酸。

分子量519或561，无色至微黄透明粘稠液体。粘度为80-100S(100℃涂4^#杯)，密度1.18-1.21(g/ml)，酸值≤5mg KOH/g，环氧值＜0.03(当量/100g)。该产品无毒，对环境无污染。

本发明的三(甲基)丙烯酸环氧酯异氰尿酸酯(TGICA)合成方法为：

(1)、配料比：

三环氧丙基异氰尿酸酯(TGIC)∶(甲基)丙烯酸＝1∶2.85-3.15(摩尔)；催化剂用量为0.4-0.8％(TGIC)，阻聚剂用量为0.5-1.5％(AA或MAA)；

(2)、工艺过程及条件：

先将AA或MAA、阻聚剂、抗氧剂、催化剂投入反应器内，启动搅拌，升温至80℃，再分批或逐渐投入TGIC，由于反应放热，应冷却控制料温在100℃以下，TGIC应在半小时内投完；待TGIC全部溶解后，控制在100-110℃反应1小时，升温并控温在100-120℃反应4小时；停止搅拌，取样测酸值和环氧值，若酸值＞5mgKOH/g，继续反应，每隔1小时取样测定，直至酸值＜5mgKOH/g，反应完成；冷却至80℃以下，出料包装。

所用的催化剂可以为：三乙胺、N-N-二甲基苯胺、环烷酸铬。

所用的阻聚剂可以为叔丁基对甲酚、对苯二酚或对羟基苯甲醚。

所用的抗氧剂可以为次亚磷酸钠、亚磷酸三苯酯、亚磷酸三丁酯、亚磷酸三乙酯。

本发明的化合物反应式如下：

其中R为H₂C＝CH-COO(缩写为AA-)或

(缩写为MAA-)

本发明的三(甲基)丙烯酸环氧酯异氰尿酸酯(TGICA)具有优异的热稳定性和优异的户外耐候性。由于该物质含有三官能团，固化速度是双酚A环氧丙烯酸酯的两倍，是丙烯酸聚氨酯的四倍。同时多官能团提供了强的交联性，在UV涂料中即是成膜物质，又是交联剂。配方试验表明，采用TGICA配成UV涂料只需用单官能团单体作为稀释剂，不需要二官能团及多官能单体；由于固化速度快，配方中所投加的昂贵光敏剂的量大幅减少，从而可降低UV涂料成本。另一方面，TGICA优异的热稳定性及户外耐候性可以使UV涂料应用于环境温度高于200℃的室外涂装，而现有的UV涂料环境温度低于130℃。

该合成方法操作简单，易于控制，生产过程中无任何废料排出，并且不需做精制处理，无环境污染问题，是一个典型的清洁生产过程。

具体实施方式

实施例1：

在带搅拌瓶中加入TGIC 154g(0.518mol)、AA 110g(1.528mol)对羟基苯甲醚1.0g、三乙胺0.75ml、抗氧剂0.02g，升温至110-120℃保温反应4小时，取样测酸值为4.82mgKOH/g，得到微黄色透明粘稠液体，测粘度95S(100℃)，比重1.19。

实施例2：在200L工业中试反应器中先加入AA 72Kg(1Kmol)、阻聚剂1Kg、三乙胺0.5L、次亚磷酸钠90g、蒸汽夹套加热，启动搅拌，升温至80℃。从固体加料口逐渐加入99Kg TGIC(0.33Kmol)，开启盘管冷却水控制在100℃以下，约0.5小时，加毕TGIC，并且全部溶解，控制在100-110℃反应1小时，升温并控温在100-120℃反应5小时；取样测酸值为3.87mgKOH/g；环氧值为0.022eq/100g；投入稀释单体20Kg稀释，出料包装。

实施实例3：

金属UV涂料的配制：

TGICA                       40份；

丙稀酸羟乙酯                40份；

丙烯酸聚氨酯                6份；

丙烯酸异辛酯                20份；

光敏剂                      2份；

各种助剂                    1份；

按上述配方配制的UV固化涂料粘度为40S(40℃4^#杯)固含量＞99％，用马口铁板样品喷涂制成样品。固化速度为80m/mim(3支5KW紫外灯)

固化后膜性如下：

铅笔硬度：4H；附着性：100％(划格法)；光泽度(60°入射角)：95％；耐热测验：250℃72小时无变化；水浸泡测验：沸水蒸煮2小时无变化。

Claims (5)

1、一种三(甲基)丙烯酸环氧酯异氰尿酸酯(TGICA)，其特征在于该化合物有如下结构式：

其中R为H₂C＝CH-COO(缩写为AA-)或 (缩写为MAA-)

分子量为519或561，粘度为80-100S(100℃，4^#涂料杯)密度为1.18-1.21(g/ml)，外观为透明粘稠液体，色度小于100(APHA)，酸价≤5mgKOH/g，环氧值≤0.03eq/100g。

2、一种如权利要求1所述的三(甲基)丙烯酸环氧酯异氰尿酸酯的合成方法，其特征在于包括以下工艺条件：

(1)、配料比：

三环氧丙基异氰尿酸酯(TGIC)∶(甲基)丙烯酸＝1∶2.85-3.15(摩尔)；催化剂用量为0.4-0.8％(TGIC)，阻聚剂用量为0.5-1.5％(AA或MAA)，抗氧剂用量为0.05-0.08％(总投料量)；

(2)、工艺过程及条件：

先将AA或MAA、阻聚剂、抗氧剂、催化剂投入反应器内，启动搅拌，升温至80℃，再分批或逐渐投入TGIC，由于反应放热，应冷却控制料温在100℃以下，TGIC应在半小时内投完；待TGIC全部溶解后，控制在100-110℃反应1小时，升温并控温在100-120℃反应4小时；停止搅拌，取样测酸值和环氧值，若酸值＞5mgKOH/g，继续反应，每隔1小时取样测定，直至酸值＜5mgKOH/g，反应完成；冷却至80℃以下，出料包装。

3、根据权利要求2所述的三(甲基)丙烯酸环氧酯异氰尿酸酯合成方法，其特征在于所用的催化剂为：三乙胺或N-N-二甲基苯胺或环烷酸铬。

4、根据权利要求2所述的三(甲基)丙烯酸环氧酯异氰尿酸酯合成方法，其特征在于使用的阻聚剂为叔丁基对甲酚或对苯二酚或对羟基苯甲醚。

5、根据权利要求2所述的三(甲基)丙烯酸环氧酯异氰尿酸酯合成方法，其特征在于使用的抗氧剂为次亚磷酸钠或亚磷酸三苯酯或亚磷酸三丁酯或亚磷酸三乙酯。