[发明专利]一种紫外固化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种紫外固化剂及其制备方法。该紫外固化剂采用硫酸浸泡处理的离子交换树脂为催化剂，对苯二酚为阻聚剂，甲苯/环己烷混合物为带水剂，通过甲基丙烯酸和二丙二醇直接酯化法得到。在甲基丙烯酸和二丙二醇的摩尔比为1.2‑3∶1.0；催化剂用量为5‑8％；阻聚剂用量为0.2‑0.5％；反应温度为100‑160℃，反应时间为2‑8小时的条件下，产物收率达到80％。本方法避免了强酸催化剂的污染，通过绿色、经济的方法制备了一种紫外固化剂。

技术领域

本发明涉及一种紫外固化剂。

本发明还涉及该紫外固化剂的制备方法。

背景技术

紫外固化剂是近年开发出来的一种利用紫外光引起物质内部交联的新型光固化材料。紫外固化剂没有废物排放，对环境无污染，因而被称为“绿色技术”，可作为树脂交联剂，塑料、橡胶改性剂，广泛应用于密封剂、阻焊油墨、光刻胶、油墨、涂料、干膜、包装粘合剂等领域。近年来，由于全球紫外光(UV)固化产品市场发展迅猛，尤其是中国UV固化产业的蓬勃发展，极大带动了特种丙烯酸酯单体的合成与应用研究，成为国内外材料领域研究的热点之一。国外研究的较多，但在国内尚处于开发阶段，缺乏成熟的合成工艺条件。并且常用的催化剂，污染严重，不符合目前绿色化工的发展趋势。

发明内容

基于以上背景，本发明提供了一种新型的紫外固化剂二丙二醇二甲基丙烯酸酯。其制备方法是采用硫酸浸泡处理的离子交换树脂为催化剂，避免了强酸催化剂的污染，简化了的纯化步骤，产物收率达到80％。

所得二丙二醇二甲基丙烯酸酯具有式(1)所示结构。

用作催化剂的离子交换树脂需要通过以下方法处理：

蒸馏水清洗2-5遍，3％-15％的硫酸浸泡1-6小时，再用蒸馏水清洗2-5遍，过滤，真空干燥3-10小时。

本实验采用甲基丙烯酸和二丙二醇的混合物在催化剂作用下直接酯化合成二丙二醇二甲基丙烯酸酯。

反应分两步进行：首先C3H4O2与DPG中的一个羟基进行反应，生成一甲基丙烯酸酯，然后，一甲基丙烯酸酯的另一个羟基与C3H4O2反应，生成最终产物二丙二醇二甲基丙烯酸酯。

根据二丙二醇的羟基数和甲基丙烯酸的羧基数，酸醇比应该为2∶1。羟基数多于羧基数时有利于一甲基丙烯酸酯的生产，但由于酯化反应是可逆的，反应需要在酸性条件下进行，故为了酯化反应向生成酯的方向进行，需酸过量，但若酸量过多，后期处理提纯较复杂，且若除去不完全丙烯酸留在产物中将会影响产品的纯度，影响产品使用性能。

反应结束后直接减压蒸馏把未反应的二丙二醇、甲基丙烯酸、一甲基丙烯酸酯和阻聚剂蒸出来，从而达到提纯产物的作用，然后用抽滤的方式将产物中的杂质滤出。

紫外固化剂的合成过程中，由于反应速度较慢和平衡常数较小，必须有效的控制影响反应过程的物理和化学因素，以加快反应和促使反应向生成产物方向移动。影响反应过程的主要因素有醇酸比、温度、反应时间、催化剂种类与用量、带水剂种类与用量等。通过研究，确定了最佳制备工艺条件为：甲基丙烯酸和二丙二醇的摩尔比为1.2-3∶1.0；离子交换树脂用量催化剂为酸醇质量的5-8％；对苯二酚为阻聚剂，用量为酸醇质量0.2-0.5％；甲苯∶环己烷(体积比)为1-3∶1为带水剂；反应温度为100-160℃；反应时间为2-8h。

本方法避免了强酸催化剂的污染，通过简单的纯化步骤，制备了新型紫外固化剂产物收率达到87％。

由于二丙二醇二甲基丙烯酸酯有许多甲基支链，其流平性较优越，具有低粘度、与漆用树脂相溶性好、稀释性佳、低挥发、固化速度快等优点，可用于辐射固化体系中的活性稀释剂和交联剂。

具体实施方式

实施例1