[发明专利]一种水性丙烯酸酯及其合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水性丙烯酸酯及其合成方法。

背景技术

水性UV低聚物随着20世纪末水性UV固化材料的开发而产生，主要包含乳液型、水分散型和水溶性三类。乳液型水性UV低聚物主要是依靠在低聚物中引入亲水性基团（如羧基、亲水性乙二醇等），在水中有自乳化效果；水分散型UV低聚物是依靠低聚物中的亲水性和疏水性基团的平衡，在水中分散后，粒径在20～100nm，形成半透明的水分散体；水溶性水性UV低聚物中含有足够的羟基或季铵基，羧基经与氨或有机胺中和后生成铵盐，就得到水溶性的低聚物。

葡萄糖、山梨醇和甘露醇原料来源广泛，价格便宜，可再生性强，可替代化石原料应用于光固化领域中，满足可持续发展的需要。葡萄糖、山梨醇和甘露醇都含有多个羟基，可以通过化学改性得到含有多羟基的丙烯酸酯，从而得到多官能度水性丙烯酸酯。

发明内容

本发明所提供的一种水性丙烯酸酯及其合成方法，包括以下步骤：

称取一定量多元醇，加入一定量的环氧卤代丙烷，升温20～40℃，边搅拌边滴加碱性溶液，滴加完毕，升温50～90℃反应4～12小时，反应结束降至室温，经抽滤、减压蒸馏、乙醇溶再抽滤、减压蒸馏得到多官能度缩水甘油醚；

多官能度缩水甘油醚中加入总质量的0.5～5%催化剂，升温80～120℃，边搅拌边将溶解阻聚剂的丙烯酸慢慢滴入，反应一段时间后滴定反应体系酸值，待酸值为10mgKOH/g以下为止结束反应，降至室温即得到水溶性丙烯酸酯。

在本发明方法中，所述的多元醇为葡萄糖、山梨醇、甘露醇中的一种。

在本发明方法中，所述的环氧卤代丙烷为环氧氯丙烷、环氧溴丙烷中的一种。

在本发明方法中，所述的环氧卤代丙烷量与多元醇的摩尔比为3～6:1。

在本发明方法中，所述的碱溶液为氢氧化钠、氢氧化钾的20～40%的水溶液，其中碱与环氧摩尔比为1:1。

在本发明方法中，所述的阻聚剂为对羟基苯甲醚、对苯二酚、邻甲基对苯二酚、对苯醌的一种，其中阻聚剂用量为丙烯酸质量的0.2～1%。

在本发明方法中，步骤（2）中所述的催化剂为三苯基膦、六次甲基四胺、三乙基苄基氯化铵、三乙胺中的一种。

在本发明方法中，步骤（2）中所述的丙烯酸加入量为丙烯酸与环氧摩尔比为1:1。

本发明制备的水性丙烯酸酯具有以下通式：

其中R=H或OCOCH=CH₂

本发明的优点在于：所选用原材料来源广泛，价格便宜，可再生性强，可替代化石原料应用于光固化领域中，满足可持续发展的需要；产物羟基含量高，官能度可以控制；产物的固化速度快，可以用于光固化涂料、油墨等方面。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

图1是实施例1合成的水性丙烯酸酯动力学数据图；

图2是实施例2合成的水性丙烯酸酯动力学数据图；

图3是实施例3合成的水性丙烯酸酯动力学数据图；

图4是实施例4合成的水性丙烯酸酯动力学数据图。

具体实施方式

实施例1

称取山梨醇182g，环氧氯丙烷277.5g，升温20℃，边搅拌边20wt%氢氧化钠水溶液600g，滴加完毕，升温90℃反应4小时，反应结束降至室温，经抽滤、减压蒸馏、乙醇溶再抽滤、减压蒸馏得到山梨醇缩水甘油醚；

山梨醇缩水甘油醚中加2.83g三苯基膦，升温80℃，边搅拌边将丙烯酸216.43g（含对羟基苯甲醚0.43g）慢慢滴入，反应一段时间后滴定反应体系酸值，待酸值为10mgKOH/g以下为止结束反应，降至室温即得到水溶性丙烯酸酯。

将所合成的水性山梨醇丙烯酸酯5g溶解无水乙醇20mL中,加入光引发剂1-羟基环己基苯基甲酮0.15g，搅拌至溶液均匀。然后，在室温下紫外光光波长320-480nm，光强30mW/cm²照射5分钟，用Nicolet5700FTIR测其动力学数据如下,详见说明书附图1，计算最终双键转化率为90%。

实施例2

称取甘露醇182g，环氧氯丙烷555g，升温20℃，边搅拌边40wt%氢氧化钾水溶液840g，滴加完毕，升温50℃反应6小时，反应结束降至室温，经抽滤、减压蒸馏、乙醇溶再抽滤、减压蒸馏得到甘露醇缩水甘油醚；