[发明专利]一种环氧大豆油丙烯酸酯的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种环氧大豆油丙烯酸酯的合成方法。

背景技术

大豆油主要是各种饱和与不饱和脂肪酸甘油三酯的混合物，每个分子含一个双键，很早就用作醇酸树脂涂料的原料。但是，植物油中天然存在的双键活性较弱，难以通过自由基反应而制备高相对分子质量的聚合物，以往主要应用的是功能化的大豆油。经环氧化的大豆油具有资源丰富、价廉无毒、环境友好、热稳定性、光稳定性、耐溶剂性好等优点，广泛应用于PVC增塑稳定剂、食品包装材料、药用制品等[2]。经丙烯酸酯化的环氧大豆油粘度低、刺激性小、颜料润湿性优良，可广泛用于制造涂料、油墨、颜料等领域，且其较低的粘度及固化条件使之成为一种理想的树脂基体，近年来受到了科研工作者广泛的关注和研究。

目前，国内外有关环氧大豆油丙烯酸酯的研究十分活跃。根据其合成机理以及合成反应动力学研究，一些研究工作者从催化剂筛选、反应物配比、反应温度、反应时间等影响反应的多种因素着手，具体研究了AESO的合成工艺。谢慕华等采用直接合成法研究了AESO的合成工艺：以1.5％的N，N-二甲基苄胺为催化剂，以0.1O-0.15％的对甲氧基苯酚为阻聚剂，反应温度115-l20℃ ，反应时间为7小时。在此基础上邢宏龙等深入研究AESO齐聚物的合成，并通过正交试验探求合成AES0齐聚物的最佳实验条件。

国外的Borden和Trecker等选用N，N-二甲基苄胺、l，4-二氮杂双环[2,2,2]-辛烷作为催化剂，lO0-l10℃的温度利用直接合成法制备了AESO。D.Behera等用三苯基膦作为催化剂，温度为90-95℃并在氮气氛围下直接合成AESO，并对其性能进行研究。

近年来国内涂料用环氧大豆油的研究，主要集中在紫外光(UV)自由基固化环氧大豆油丙烯酸酯体系，因为UV固化涂料(UVCC)具有固化速度快、环境友好节约能源、费用低、可涂装各种基材等优点。同时，环氧大豆油丙烯酸酯又具有价格便宜、光敏性较强、涂膜性能良好的诸多优点。低成本、环境友好的环氧大豆油近年来已经成为国内外在涂料领域的一个研究热点，环氧大豆油丙烯酸酯涂料可用作表面金属化薄膜涂层，适合制造纸板清漆、罩光漆、木器清漆、颜料等。环氧大豆油丙烯酸酯是黏度低、刺激性小、对颜料润湿性优良的光活性齐聚物，广泛用于紫外光固化色漆中，最近 Baipai 等人制备出有色环氧大豆油丙烯酸酯涂料。国外有关环氧大豆油丙烯酸酯涂料的研究也十分活跃。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种环氧大豆油丙烯酸酯的合成方法，该方法将大豆油，甲酸和溶剂、混合均匀后搅拌下升温，滴加过氧化氢与催化剂的混合物，滴加完毕且温度平稳后，将体系温度调至反应温度，反应结束后将反应物静置分层，分去水层，油层用水洗至中性，减压蒸馏，即可得到浅黄色透明油状物环氧大豆油，然后将环氧大豆油与丙烯酸反应，得到浅黄色透明油状物环氧大豆油丙烯酸酯。该方法催化剂用量小，工艺清洁，实施条件简单，便于进行规模化生产。克服了现有技术中的不足。

本发明所述的一种从大豆油合成环氧大豆油丙烯酸酯的方法，按下列步骤进行：

a、将大豆油，甲酸和溶剂混合均匀，在搅拌下升至温度20-50℃，滴加浓度为20-30%过氧化氢与磷酸的混合物；

b、滴加完毕且温度平稳后，将体系温度调至反应温度30-65℃，反应时间3-7h；

c、反应结束后将反应混合物静置分层，分去水层，油层用水洗至中性，减压蒸馏，得到浅黄色透明油状物的环氧大豆油；

d、将反应后剩余的甲酸水溶液中加入原料质量百分比为氧化钙或碳酸钙5-15%，即可得到甲酸钙，回收；

e、将环氧大豆油，丙烯酸，对甲苯磺酸和对苯二酚加入反应釜中，温度50-80℃下抽真空，真空压力为0.03-0.08MPa，反应时间3-8h；

f、反应后减压蒸出未反应的丙烯酸，得到浅黄色透明油状物环氧大豆油丙烯酸酯。

步骤a过氧化氢浓度为30%。

步骤a大豆油、甲酸、溶剂的质量比为1:0.25:0.5。

步骤a过氧化氢及催化剂的质量比为1.3:0.005。

步骤e环氧大豆油，丙烯酸，对甲苯磺酸和对苯二酚的质量比为1:0.3-0.6:0.01-0.03:0.008-0.01。

本发明所述的一种从大豆油合成环氧大豆油丙烯酸酯的方法，该方法步骤c得到的环氧大豆油的环氧值5-8、酸值＜1，收率为90-95%。

反应过程中使用浓度优选为30%过氧化氢，可以实现低浓度过氧化氢的有效利用。