[发明专利]一种2官能度脂肪族环氧丙烯酸酯及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于材料领域，涉及一种2官能度脂肪族环氧丙烯酸酯及其制备方法与应用。

背景技术

随着科学技术的迅速发展和环境保护法规对溶剂的严格限制，UV光固化高分子材料越来越受到人们的重视。UV光固化材料具有固化快、能耗低、污染少、效率高等优良性能，因而广泛用于涂料、印刷以及电子工业等领域，近年来发展迅速。环氧丙烯酸酯(epoxy acrylate，EA)是由含环氧基团的化合物和丙烯酸或甲基丙烯酸经开环酯化而制得，是一种重要的光固化低聚物，具有低刺激、固化速度快、高透明性、硬度高等优良性能，广泛用于光固化油墨、涂料、胶粘剂等领域，在美国、日本、欧洲发达国家应用广泛。近年来，随着紫外光固化技术在我国的兴起，新型光固化材料作为UV涂料、油墨、粘合剂的原料用途越来越广，使用量在逐年增加。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的上述不足，提供一种2官能度脂肪族环氧丙烯酸酯。

本发明的另一目的是提供该2官能度脂肪族环氧丙烯酸酯的制备方法。

本发明的又一目的是提供该2官能度脂肪族环氧丙烯酸酯的应用。

本发明的目的可通过如下技术方案实现：

一种2官能度脂肪族环氧丙烯酸酯，通过如下方法制备得到：第一步反应：先由丁二酸酐(CASNO.108-30-5,中文别名：琥珀酸酐，分子式：C₄H₄O₃，分子量100.07)在催化剂、阻聚剂作用下与(甲基)丙烯酸羟乙(丙)酯反应制得含1个羧基的1官能度丙烯酸酯中间体(I)；第二步反应：中间体(I)与1,2-环己二醇二缩水甘油醚(CAS:37763-26-1，分子式：C₁₂H₂₀O₄，分子量：228)在催化剂、阻聚剂的作用下制得2官能度脂肪族环氧丙烯酸酯(脂肪族环氧二丙稀酸酯)。

其中以丙烯酸羟乙酯作为反应物为例，第一步反应式如下：

含1个羧基的1官能度丙烯酸酯中间体(I)优选通过以下步骤制备：(甲基)丙烯酸羟乙(丙)酯与丁二酸酐在催化剂作用下，在反应釜中于60℃-120℃反应1-6小时，然后冷却至50℃以下，制得含1个羧基的1官能度丙烯酸酯中间体(I)；其中，(甲基)丙烯酸羟乙(丙)酯与丁二酸酐的摩尔比优选1:(0.8～1.5)。其中所述的(甲基)丙烯酸羟乙(丙)酯选自甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟乙酯或丙烯酸羟丙酯中的任意一种。

在本发明反应条件下，丁二酸酐开环生成1个羧基，当反应体系酸值下降至恒定，即丁二酸酐完全进行开环反应生成羧基，转化率在99.9％以上。

所述第一步反应催化剂优选路易斯碱类、季铵盐类、季鏻盐类中的一种或两种或两种以上任意比例混和物；进一步优选自三乙胺、N,N-二甲基苄胺、N,N-二乙基苄胺、三苯基磷、三丁基磷、苄基三甲基氯化铵、苄基三乙基氯化铵、四甲基氯化铵、四乙基氯化铵、四丁基氯化铵、四甲基溴化铵、四乙基溴化铵、四丁基溴化铵、三苯基乙基溴化鏻、四丁基溴化鏻中的一种或两种或两种以上任意比例混和物；催化剂用量为(甲基)丙烯酸羟乙(丙)酯与丁二酸酐总质量的0.1wt％-2wt％。阻聚剂优选对羟基苯甲醚或对苯二酚，其用量为100-5000ppm。

第二步反应式：

所述的2官能度脂肪族环氧丙烯酸酯优选通过以下步骤制备：1,2-环己二醇二缩水甘油醚与所制得的含1个羧基的1官能度丙烯酸酯中间体(I)在催化剂、阻聚剂作用下，于60℃-120℃反应1-10小时而制得所述的2官能度脂肪族环氧丙烯酸酯；其中，所述的1,2-环己二醇二缩水甘油醚与丁二酸酐的摩尔比为(0.45～0.55):1。

所述的2官能度脂肪族环氧丙烯酸酯进一步优选通过以下步骤制备：1,2-环己二醇二缩水甘油醚与所制得的含1个羧基的1官能度丙烯酸酯中间体(I)在催化剂、阻聚剂作用下，于70℃-110℃反应3-9小时而制得所述的2官能度脂肪族环氧丙烯酸酯；其中，所述的1,2-环己二醇二缩水甘油醚与第一步反应加入的丁二酸酐的摩尔比为(0.47～0.53):1。

其中阻聚剂可以为对羟基苯甲醚或对苯二酚，其用量为100-5000ppm。