一种水性丙烯酸酯及其合成方法技术

本发明专利技术涉及水性丙烯酸酯及其合成方法，本发明专利技术制备的水性丙烯酸酯具有以下结构（Ⅰ）（Ⅱ）（Ⅲ）。先将选自葡萄糖、山梨醇、甘露醇中的一种多元醇与环氧卤代烷在碱性条件下制备得到多元醇缩水甘油醚，然后加入丙烯酸在催化剂催化下，丙烯酸与环氧基团反应制备得到水性丙烯酸酯。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；产物的固化速度快，可以用于光固化涂料、油墨等方面。其中R=H或OCOCH=CH2。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种水性丙烯酸酯及其合成方法。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。在本专利技术方法中，所述的多元醇为葡萄糖、山梨醇、甘露醇中的一种。在本专利技术方法中，所述的环氧卤代丙烷为环氧氯丙烷、环氧溴丙烷中的一种。在本专利技术方法中，所述的环氧卤代丙烷量与多元醇的摩尔比为3～6:1。在本专利技术方法中，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。在本专利技术方法中，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%。在本专利技术方法中，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。在本专利技术方法中，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。本专利技术制备的水性丙烯酸酯具有以下通式：其中R=H或OCOCH=CH2本专利技术的优点在于：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专利技术做进一步说明。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；甘露醇缩水甘油醚中加19.14g六次甲基四胺，升温120℃，边搅拌边将丙烯酸436.36g（含对苯二酚4.36g）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。将所合成的水性甘露醇丙烯酸酯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2，计算最终双键转化率为87%。实施例3称取葡萄糖180g，环氧溴丙烷544g，升温40℃，边搅拌边30wt%氢氧化钾水溶液746g，滴加完毕，升温70℃反应8小时，反应结束降至室温，经抽滤、减压蒸馏、乙醇溶再抽滤、减压蒸馏得到葡萄糖缩水甘油醚；葡萄糖缩水甘油醚中加19.14g三乙胺，升温120℃，边搅拌边将丙烯酸289.44g（含对苯醌1.44g）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。将所合成的水性葡萄糖丙烯酸酯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3，计算最终双键转化率为92%。实施例4称取葡萄糖180g，环氧溴丙烷544g，升温40℃，边搅拌边25wt%氢氧化钠水溶液640g，滴加完毕，升温40℃反应12小时，反应结束降至室温，经抽滤、减压蒸馏、乙醇溶再抽滤、减压蒸馏得到葡萄糖缩水甘油醚；葡萄糖缩水甘油醚中加19.14g三乙基苄基氯化铵，升温120℃，边搅拌边将丙烯酸288.58g（含邻甲基对苯二酚0.58g）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。将所合成的水性葡萄糖丙烯酸酯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4，计算最终双键转化率为90%。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水性丙烯酸酯及其合成方法，其特征在于包括以下步骤：?1)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；?2)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。

【技术特征摘要】
1.一种水性丙烯酸酯及其合成方法，其特征在于包括以下步骤： 
1)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； 
2)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。 
2.根据权利要求1的制备方法，其特征在于所述的多元醇为葡萄糖、山梨醇、甘露醇中的一种。 
3.根据权利要求1的制备方法，其特征在于所述的环氧卤代丙烷为环氧氯丙烷、环氧溴丙烷中的一种。 
4.根据权利要求1的制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂俊，路健，马贵平，
申请(专利权)人：北京化工大学常州先进材料研究院，
类型：发明
国别省市：