[发明专利]磷酸酯类丙烯酸酯及其合成方法、用途

说明书

技术领域

本发明属于环境友好感光高分子材料领域，特别是涉及自由基光聚体系的配方及特殊添加剂的合成。

背景技术

随着人们对环境污染问题越来越重视，各国政府对传统溶剂型涂料的溶剂含量及涂层中残留溶剂的限量越来越低。例如美国早在上世纪80年代就对涂料的溶剂含量及排放进行严格规定(Clean air Act)，为此，大力发展环境友好涂料势在必行。紫外(UV)光固化涂料由于其环境友好，高效，节能等优点已用于各个领域。是目前非常有前途的绿色涂料。在欧美日本等发达国家，紫外光固化发展非常迅速，其应用领域包括：各种印刷技术、各种材料表面上光和保护、汽车工业、精密加工、微电子工业、生物材料、信息产业、军工设备。

光聚合是利用光作为反应动力，通过光作用于对光敏感的化合物上，使其发生一系列的光物理，光化学反应，生成活性物质，从而引发活性单体聚合，最终将液态的树脂转化为固态的高分子材料。其聚合特点是节省能源，环境友好，经济高效，光聚合装置紧凑，生产效率高。另外，光聚合较之于传统的聚合技术有突出的优势，例如室温聚合，有利于热敏基材的加工；聚合配方可按需求调节，保证产品性能(如硬度、柔性、光泽、耐候性等)；易于实现流水作业，自动化程度高。因此光聚合是一种被誉为“绿色技术”的先进制造技术。

光聚合特有的技术优势不仅满足“3E(Energy，Ecology，Economy)原则”的要求，而且在产业化进程中持续保持对传统固化的市场竞争力，使光聚合技术自20世纪60年代以来一直呈高速增长势头：目前发达国家(如美国、日本以及欧洲各国)每年增长率约为10％，发展中国家的增长速度更快，中国的平均年增长率可达25％。

光聚合体系主要由光引发剂、单体及预聚体、阻聚剂、填料、及其他添加剂组成，在光照下发生聚合。其主要区别在于引发剂不同。目前最为广泛应用的是紫外光光聚合技术。其引发剂为安息香醚化合物，苯乙酮类衍生物，芳香酮/胺类复合体系。单体及预聚体主要是不同结构的(甲基)丙烯酸酯类化合物。

金属由于其表面的特殊结构，使得其表面的涂装十分困难。一般的涂料在其表面没有附着力，为对金属表面进行涂装，特殊的涂料配方是必须的。

发明内容

本发明的第一个目的在于发明一种可提涂料在金属表面附着力的添加剂-磷酸酯类丙烯酸酯。

磷酸酯类丙烯酸酯，其分子结构式如下：

其中R₁为

R₂为烷基，或苯基，或酚基，

R为烷基，或苯基，或聚醚，或聚四氢呋喃，

n为1～5的整数。

本发明所述磷酸酯类丙烯酸酯中除含有丙烯酸酯双键外，还含有磷酸酯基团，可作为添加剂用于生产紫外光固化涂料，在通用的(甲基)丙烯酸活性单体及(甲基)丙烯酸树脂中有很好的溶解性，可提高材料对基材，特别是金属基材的附着力。

本发明的第二个目的在于为上述添加剂——磷酸酯类丙烯酸酯提供一种合成方法。

磷酸酯类丙烯酸酯的合成方法是：在装有回流冷凝管、干燥管、机械搅拌和氮气入口的反应釜中加入三氯氧磷，冷却到0℃后，加入丙烯酸羟基酯和三乙胺混合物，室温下反应10小时后，向溶液中加入多羟基化合物，在室温下再反应20小时，过滤除去固体，用1％盐酸、5％碳酸氢钠和饱和食盐水洗涤后干燥，除去溶剂得磷酸酯类丙烯酸酯。

三氯氧磷、丙烯酸羟基酯、三乙胺混合物、多羟基化合物、1％盐酸、5％碳酸氢钠、饱和食盐水的称量重量比为：10～50∶3～20∶10～40∶10～60∶30～100∶50～200∶10～300。

本合成方法简单，形成的磷酸酯类丙烯酸酯在通用的(甲基)丙烯酸活性单体及(甲基)丙烯酸树脂中有很好的溶解性。

本发明的第三个目的是提供所述磷酸酯类丙烯酸酯的用途。

磷酸酯类丙烯酸酯用于制作紫外光固化涂料。

制作紫外光固化涂料的方法是：在设有搅拌设备的容器中，加入占总重量10％～50％活性稀释剂、5％～15％磷酸酯类丙烯酸酯，1％～5％助剂，5％～10％光引发剂，搅拌溶解后，再加入20％～50％的光反应性树脂，在20～50℃温度下，搅拌混合均匀即得到紫外光固化涂料。

本发明上述光反应性树脂可以为环氧(甲基)丙烯酸树脂、或聚氨酯(甲基)丙烯酸树脂、或聚酯(甲基)丙烯酸树脂、或聚醚(甲基)丙烯酸树脂、或丙烯酸酯化聚(甲基)丙烯酸树脂中的任一种。

所述活性稀释剂可以为单官能团，或双官能团，或多官能团(甲基)丙烯酸酯单体中的任一种。