專利名稱：三(甲基)丙烯酸環(huán)氧酯基異氰尿酸酯及其合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型化合物-三(甲基)丙烯酸環(huán)氧酯基異氰尿酸酯(TGICA)及其合成方法。
背景技術(shù)：
近年來，紫外光固化涂料(以下簡稱UV涂料)由于其不含揮發(fā)性有機(jī)溶劑，作為一種綠色環(huán)保涂料在許多工業(yè)及民用領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，是涂料工業(yè)清潔生產(chǎn)的一種重要方面。UV涂料主要由四大部分組成，即成膜樹脂、稀釋單體、光敏劑與助劑。UV涂料的性能及應(yīng)用完全取決于上述物質(zhì)的性能及組成。現(xiàn)有的UV成膜樹脂丙烯酸雙酚A環(huán)氧酯，丙烯酸聚氨酯，丙烯酸聚酯其熱穩(wěn)定性及戶外耐候性不夠理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種固化速度快，熱穩(wěn)定性及戶外耐候性優(yōu)異，可降低成本的三(甲基)丙烯酸環(huán)氧酯基異氰尿酸酯及其合成方法。
本發(fā)明的三(甲基)丙烯酸環(huán)氧酯異氰尿酸酯(TGICA)有如下結(jié)構(gòu)式 其中R為H2C＝CH-COO(縮寫為AA-)或 (縮寫為MAA-)，AA為丙烯酸，MAA為甲基丙烯酸。
分子量519，無色至微黃透明粘稠液體。粘度為80-100S(100℃涂4#杯)，密度1.18-1.21(g/ml)，酸值≤5mg KOH/g，環(huán)氧值＜0.03(當(dāng)量/100g)。該產(chǎn)品無毒，對環(huán)境無污染。
本發(fā)明的三(甲基)丙烯酸環(huán)氧酯異氰尿酸酯(TGICA)合成方法為(1)、配料比三環(huán)氧丙基異氰尿酸酯(TGIC)∶(甲基)丙烯酸＝1∶2.85-3.15(摩爾)；催化劑用量為0.4-0.8％(TGIC)，阻聚劑用量為0.5-1.5％(AA或MAA)；(2)、工藝過程及條件
先將AA或MAA、阻聚劑、抗氧劑、催化劑投入反應(yīng)器內(nèi)，啟動攪拌，升溫至80℃，再分批或逐漸投入TGIC，由于反應(yīng)放熱，應(yīng)冷卻控制料溫在100℃以下，TGIC應(yīng)在半小時(shí)內(nèi)投完；待TGIC全部溶解后，控制在100-110℃反應(yīng)1小時(shí)，升溫并控溫在100-120℃反應(yīng)4小時(shí)；停止攪拌，取樣測酸值和環(huán)氧值，若酸值＞5mgKOH/g，繼續(xù)反應(yīng)，每隔1小時(shí)取樣測定，直至酸值＜5mgKOH/g，反應(yīng)完成；冷卻至80℃以下，出料包裝。
所用的催化劑可以為三乙胺、N-N-甲基苯胺、環(huán)烷酸鉻。
所用的阻聚劑可以為叔丁基對甲酚、對苯二酚或?qū)αu基苯甲醚。
所用的抗氧劑可以為次亞磷酸鈉、亞磷酸三苯酯、亞磷酸三丁酯、亞磷酸三乙酯。
本發(fā)明的化合物反應(yīng)式如下 其中R為H2C＝CH-COO(縮寫為AA-)或 (縮寫為MAA-)本發(fā)明的三(甲基)丙烯酸環(huán)氧酯異氰尿酸酯(TGICA)具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和優(yōu)異的戶外耐候性。由于該物質(zhì)含有三官能團(tuán)，固化速度是雙酚A環(huán)氧丙烯酸酯的兩倍，是丙烯酸聚氨酯的四倍。同時(shí)多官能團(tuán)提供了強(qiáng)的交聯(lián)性，在UV涂料中即是成膜物質(zhì)，又是交聯(lián)劑。配方試驗(yàn)表明，采用TGICA配成UV涂料只需用單官能團(tuán)單體作為稀釋劑，不需要二官能團(tuán)及多官能單體；由于固化速度快，配方中所投加的昂貴光敏劑的量大幅減少，從而可降低UV涂料成本。另一方面，TGICA優(yōu)異的熱穩(wěn)定性及戶外耐候性可以使UV涂料應(yīng)用于環(huán)境溫度高于200℃的室外涂裝，而現(xiàn)有的UV涂料環(huán)境溫度低于130℃。
該合成方法操作簡單，易于控制，生產(chǎn)過程中無任何廢料排出，并且不需做精制處理，無環(huán)境污染問題，是一個(gè)典型的清潔生產(chǎn)過程。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1在帶攪拌瓶中加入TGIC 154g(0.518mol)、AA 110g(1.528mol)對羥基苯甲醚1.0g、三乙胺0.75ml、抗氧劑0.02g，升溫至110-120℃保溫反應(yīng)4小時(shí)，取樣測酸值為4.82mgKOH/g，得到微黃色透明粘稠液體，測粘度95S(100℃)，比重1.19。
實(shí)施例2在200L工業(yè)中試反應(yīng)器中先加入AA 72Kg(1Kmol)、阻聚劑1Kg、三乙胺0.5L、次亞磷酸鈉90g、蒸汽夾套加熱，啟動攪拌，升溫至80℃。從固體加料口逐漸加入99Kg TGIC(0.33Kmol)，開啟盤管冷卻水控制在100℃以下，約0.5小時(shí)，加畢TGIC，并且全部溶解，控制在100-110℃反應(yīng)1小時(shí)，升溫并控溫在100-120℃反應(yīng)5小時(shí)；取樣測酸值為3.87mgKOH/g；環(huán)氧值為0.022eq/100g；投入稀釋單體20Kg稀釋，出料包裝。
實(shí)施實(shí)例3金屬UV涂料的配制TGICA 40份；丙稀酸羥乙酯 40份；丙烯酸聚氨酯 6份；丙烯酸異辛酯 20份；光敏劑 2份；各種助劑 1份；按上述配方配制的UV固化涂料粘度為40S(40℃ 4#杯)固含量＞99％，用馬口鐵板樣品噴涂制成樣品。固化速度為80m/mim(3支5KW紫外燈)固化后膜性如下鉛筆硬度4H；附著性100％(劃格法)；光澤度(60°入射角)95％；耐熱測驗(yàn)250℃72小時(shí)無變化；水浸泡測驗(yàn)沸水蒸煮2小時(shí)無變化。
權(quán)利要求
1.一種三(甲基)丙烯酸環(huán)氧酯異氰尿酸酯(TGICA)，其特征在于該化合物有如下結(jié)構(gòu)式 其中R為H2C＝CH-COO(縮寫為AA-)或 (縮寫為MAA-)分子量為519，粘度為80-100S(100℃，4#涂料杯)密度為1.18-1.21(g/ml)，外觀為透明粘稠液體，色度小于100(APHA)，酸價(jià)≤5mgKOH/g，環(huán)氧值≤0.03eq/100g。
2.一種如權(quán)利要求1所述的三(甲基)丙烯酸環(huán)氧酯異氰尿酸酯的合成方法，其特征在于包括以下工藝條件(1)、配料比三環(huán)氧丙基異氰尿酸酯(TGIC)∶(甲基)丙烯酸＝1∶2.85-3.15(摩爾)；催化劑用量為0.4-0.8％(TGIC)，阻聚劑用量為0.5-1.5％(AA或MAA)，抗氧劑用量為0.05-0.08％(總投料量)；(2)、工藝過程及條件先將AA或MAA、阻聚劑、抗氧劑、催化劑投入反應(yīng)器內(nèi)，啟動攪拌，升溫至80℃，再分批或逐漸投入TGIC，由于反應(yīng)放熱，應(yīng)冷卻控制料溫在100℃以下，TGIC應(yīng)在半小時(shí)內(nèi)投完；待TGIC全部溶解后，控制在100-110℃反應(yīng)1小時(shí)，升溫并控溫在100-120℃反應(yīng)4小時(shí)；停止攪拌，取樣測酸值和環(huán)氧值，若酸值＞5mgKOH/g，繼續(xù)反應(yīng)，每隔1小時(shí)取樣測定，直至酸值＜5mgKOH/g，反應(yīng)完成；冷卻至80℃以下，出料包裝。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三(甲基)丙烯酸環(huán)氧酯異氰尿酸酯合成方法，其特征在于所用的催化劑為三乙胺或N-N-二甲基苯胺或環(huán)烷酸鉻。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三(甲基)丙烯酸環(huán)氧酯異氰尿酸酯合成方法，其特征在于使用的阻聚劑為叔丁基對甲酚或?qū)Ρ蕉踊驅(qū)αu基苯甲醚。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三(甲基)丙烯酸環(huán)氧酯異氰尿酸酯合成方法，其特征在于使用的抗氧劑為次亞磷酸鈉或亞磷酸三苯酯或亞磷酸三丁酯或亞磷酸三乙酯。
全文摘要
一種三(甲基)丙烯酸環(huán)氧酯異氰尿酸酯(TGICA)，該化合物結(jié)構(gòu)式為(Ⅰ)其中R為H
文檔編號C07D251/00GK1560039SQ200410022928
公開日2005年1月5日 申請日期2004年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月26日
發(fā)明者單文偉, 曾光明, 湯楊, 彭敏 申請人:湖南大學(xué)