[发明专利]一种丙烯酸酯单体及其制备方法和在光固化涂料中的应用

说明书

本发明公开了一种丙烯酸酯单体及其制备方法和在光固化涂料中的应用，所述所述丙烯酸酯单体的结构式(Ⅰ)如下所示：其中，R₁为C₁～C₄直链烷基或H；R₂、R₃独立地为C₁～C₄烷基或R₂、R₃与N桥联成C₄～C₅杂环基；本发明所制备的丙烯酸酯单体能够提高紫外光固化效果和光固化速度，且无需额外添加氢供体助剂，可有效抑制自由基体系中的氧阻聚问题。

技术领域

本发明属于光固化涂料领域，尤其涉及一种丙烯酸酯单体及其制备方法和在光固化涂料中的应用。

背景技术

辐射固化包括紫外光固化(UV)和电子束固化(EB)，因其节能环保、固化效率高、经济效益良好，无VOCs排放等优点而广泛应用于涂料领域。紫外光固化涂料一般由低聚物、单体、光引发剂、助剂四部分组成，其中单体又称为活性稀释剂，是一种含有可聚合官能团的有机小分子，不仅起到溶解、稀释低聚物和调节体系粘度的作用，还参与光固化过程，影响光固化速度、涂料的颜料润湿性、涂层的附着力性能及固化膜的各项性能，是光固化涂料的重要组成部分。

相比于电子束固化，紫外光固化的固化速率更快、操作更简便，因而辐射固化领域常采用紫外光固化。紫外光固化体系分为自由基体系和阳离子体系，紫外光固化体系中最常用的是自由基体系，自由基体系所采用的光引发剂分为裂解型自由基光引发剂(TypeⅠ光引发剂)和夺氢型自由基光引发剂(TypeⅡ光引发剂)，在紫外光固化过程中，由于空气中的氧气的稳定状态是激发三线态，该状态下的氧气会与光固化过程中产生的活性自由基相互作用，使活性自由基猝灭，进而抑制聚合反应的进行，导致光固化涂层固化不完全甚至发粘，表面性能大大下降。

为解决空气中的氧气使活性自由基猝灭的问题，现有技术通常在紫外光固化体系添加氢供体助剂，如添加氢供体活性胺或含有活泼的α-H结构的化合物，氢供体助剂能够有效将氧阻聚过程中氧气与自由基形成的过氧化物还原成活性自由基，使聚合反应继续进行。但在裂解型自由基光引发剂中添加氢供体助剂，氢供体助剂会与裂解型自由基光引发剂相互作用，影响裂解型自由基光引发剂的存储稳定性；在夺氢型自由基光引发剂中添加氢供体助剂并不能很好的氧阻聚问题。

因此，开发一种能够提高紫外光固化效果且无需额外氢供体助剂的功能性单体具有重要的意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种丙烯酸酯单体，该丙烯酸酯单体能够提高紫外光固化效果和光固化速度，且无需额外添加氢供体助剂，可有效将氧阻聚过程中氧气与自由基形成的过氧化物还原成活性自由基，解决自由基体系中的氧阻聚问题；同时，可作为氢供体，为TypeⅡ光引发体系提供活泼氢使光固化体系达到良好的固化效果。

本发明的目的在于提供一种丙烯酸酯单体，所述丙烯酸酯单体的结构式(Ⅰ)如下所示：

其中，R₁为C₁～C₄直链烷基或H；R₂、R₃独立地为C₁～C₄烷基或R₂、R₃与N桥联成C₄～C₅杂环基。

本发明另一目的在于提供一种丙烯酸酯单体的制备方法，包括如下步骤：

步骤S1.将丙烯酸、阻聚剂、3-羟甲基氧杂环丁烷类化合物和lewis碱催化剂混合，升温反应，得到式(Ⅲ)化合物，所述3-羟甲基氧杂环丁烷类化合物的结构如式(Ⅱ)所示：

其中，R₁为C₁～C₄直链烷基或H；