一种含木糖醇可辐射固化的（甲基）丙烯酸酯的化合物及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种含木糖醇可辐射固化的(甲基)丙烯酸酯的化合物及其制备方法，含木糖醇可辐射固化的(甲基)丙烯酸酯的化合物，其结构式为：其中，R1为氢，或者C1

【技术实现步骤摘要】
一种含木糖醇可辐射固化的（甲基）丙烯酸酯的化合物及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种含木糖醇可辐射固化的(甲基)丙烯酸酯的化合物及其制备方法，属于(甲基)丙烯酸酯光固化材料领域。

技术介绍

[0002]光固化技术具有快速固化、节能省时、低溶剂释放、固化温度低、设备体积小、投资低等优点，其应用领域从最初的木材涂装现已发展到塑料装饰、金属部件涂装、医疗器械、电子元件、信息记录介质、感光印刷、塑性材料和光学纤维等多个工业生产领域，它主要以UV涂料、UV油墨、UV胶粘剂等形式出现。
[0003]紫外光固化材料由光敏预聚体(低聚物)、活性稀释单体、光引发剂和各类添加助剂(颜填料、消泡剂等)组成。预聚体是紫外光固化体系的基础树脂，在整个体系中占有较大比例。活性稀释剂是用来稀释预聚体，使树脂体系达到期望的粘度。预聚体和活性稀释单体一起一般占整个固化体系质量的90％以上，其中活性稀释单体占40-60％。它们对整个体系的性能，如硬度、附着力、柔韧性、耐久性、耐磨性、拉伸强度、耐冲击性、及耐老化性能等起着决定性作用。
[0004]由于石油资源的日益锐减，以可再生资源为原料制备生物基高分子材料，促进高分子材料的可持续发展，受到了学术界与产业界的广泛关注。生物基材料是当今全球新材料热点之一，据Occams Research发布的研究报告，目前全球生物基化学品和高分子材料产量约5000万吨左右，到2021年预计产值可达到100-150亿美元。发达国家为促进本国生物基材料产业的发展和使用，纷纷出台一系列相关法律法规，如美国的优先采购生物基产品计划、欧盟第七研发框架计划(FP7)、日本的生物基材料2020计划和澳大利亚的可持续包装计划等。尤其是由荷兰、英国、德国、法国、意大利等主导的欧盟第七研发框架计划(FP7)，跨行业生物基产品企业联合科技界组成的欧洲生物基产品技术开放平台。该技术平台研究整个生物基产品价值链任何环节的特定标准，从生产标准、工业标准、商业标准和监管标准到检测方法和产品标示。尤其是建立起一整套欧盟生物基产品标签制度，刺激和扩大市场消费。生物基材料作为中国战略性新兴产业之一。我国生物基材料近年来发展迅速，保持了约20％的年均增长速度，总产量已达到600万吨/年，到2020年产量有望翻番。
[0005]木糖醇原产于芬兰，是从白桦树、橡树、玉米芯、甘蔗渣等植物原料中提取出来的一种天然甜味剂，在自然界中，木糖醇的分布范围很广，广泛存在于各种水果、蔬菜、谷类之中，但含量很低。商品木糖醇是将玉米芯、甘蔗渣等农业作物进行深加工而制得的，是一种天然、健康的甜味剂。木糖醇作为一种价廉易得的可再生资料，若能将其用于高分子材料，不仅符合可持续发展的要求，且能减少石化资源的消耗。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供一种含木糖醇可辐射固化的(甲基)丙烯酸酯的化合物及其制备方法，
本专利技术木糖醇可辐射固化的(甲基)丙烯酸酯的化合物，采用价廉易得的可再生资源木糖醇改性修饰后，能广泛应用于涂料、油墨或胶粘剂等领域，作为涂料用在木材、塑料、纸张、金属等表面起保护作用，同时拓宽了生物资源木糖醇的利用，减少了石化资源的消耗。
[0007]本专利技术的化合物可呈现一种或多种下述优点：
[0008]它们具有较快的固化速度；具有低的粘度；具有可适当调节的玻璃化转变温度；它们所制得的光固化材料(涂料、油墨或胶粘剂)，固化成膜后，具有较好的硬度；较好的耐溶剂、耐化学性能；具有较好柔韧性；能与木材，塑料，纸张，金属等基材有较好的附着力。
[0009]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0010]一种含木糖醇可辐射固化的(甲基)丙烯酸酯的化合物，其结构式为：
[0011]其中，R1为氢，或者C1-C10 的直链或带支链烷基，或者带有C1-C10支链的苯基；R2,R3,R4均为氢或者甲基。
[0012]上述化合物可用于光固化涂料，油墨，胶黏剂等领域。
[0013]本申请(甲基)丙烯酸酯表示丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯，其他各处类似表达，含义类似。
[0014]上述含木糖醇可辐射固化的(甲基)丙烯酸酯的化合物的制备方法，包括顺序相接的如下步骤：
[0015]1)木糖醇缩醛：将木糖醇、带羰基的醛类化合物和第一催化剂在第一溶剂中回流反应，反应结束后分离、提纯，制得含多羟基以及取代基的木糖醇缩醛；其中，带羰基的醛类化合物为：甲醛，或者C1-C10的直链或带支链的烷基醛，或者含C1-C10支链的苯基醛，进一步优选为甲醛或苯甲醛，甲醛和苯甲醛原料易得，且反应容易综合产率较高，甲醛得到的带有缩醛环状(甲基)丙烯酸酯会有更好的柔性，对塑料具有良好的附着力，而苯甲醛的引入可以调节产品的刚性以及涂料体系涂膜表面能具有较好的硬度；第一溶剂为带水溶剂，可共沸除去反应生成的水；
[0016]2)酯化反应：酯化反应有如下三种途径：
[0017]2.1)木糖醇缩醛与(甲基)丙烯酰氯反应：木糖醇缩醛与(甲基)丙烯酸酰氯反应，反应结束后，分离、提纯，生成含木糖醇可辐射固化的(甲基)丙烯酸酯的化合物，此反应过程不需加其它溶剂；
[0018]2.2)木糖醇缩醛与(甲基)丙烯酸反应：木糖醇缩醛与(甲基)丙烯酸在第二催化剂、第二溶剂和阻聚剂的作用下，发生酯化反应，反应结束后，分离、提纯，生成木含木糖醇
可辐射固化的(甲基)丙烯酸酯的化合物；
[0019]2.3)木糖醇缩醛与(甲基)丙烯酸甲酯反应，木糖醇缩醛与(甲基)丙烯酸甲酯在第三催化剂、第二溶剂和阻聚剂的作用下，发生酯交换反应，反应结束后，分离、提纯，生成含木糖醇可辐射固化的(甲基)丙烯酸酯的化合物。
[0020]上述步骤1)所得的物质为含取代基的木糖醇缩醛多元醇。
[0021]上述步骤2)中三种途径均得到木糖醇缩醛醇类(甲基)丙烯酸酯。
[0022]上述可再生资源木糖醇经过改性修饰后，通过选择不同的醛缩合成环获得具有可调节的刚性和柔性取代基团，使得制备的丙烯酸酯的固化物综合性能优异，可作为光固化化合物应用于光固化涂料，油墨，胶黏剂等领域。
[0023]上述制备方法简单易控制，且所得产品纯度高、性能好。
[0024]上述步骤1)中，回流反应温度为60-120℃，回流反应时间为6-16h。进一步优选，回流反应温度为60-80℃，回流反应时间为6-8h。
[0025]现有的催化剂种类繁多，性能各不相同，能适用于上述步骤1)的第一催化剂为硫酸、磺酸、甲基磺酸、乙基磺酸、苯磺酸或对甲苯磺酸中的至少一种。进一步优选，第一催化剂为硫酸、甲基磺酸或者对甲苯磺酸，更优选为质量浓度为70％的甲基磺酸，这样可进一步保证反应产率，且减少副反应，保证所得产品的纯度和质量。
[0026]上述选择带水溶剂，不仅可分散物料，而且可共沸除去反应生成的水。为了提高反应效率，第一溶剂为苯、甲苯、C5烷烃或C6烷烃中的一种或两种以上任意配比的混合物。进一步优选，第一溶剂为甲苯、正戊烷、正己烷或者环己烷。更优选，第一溶剂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含木糖醇可辐射固化的(甲基)丙烯酸酯的化合物，其特征在于：其结构式为：其中，R1为氢、或者C1-C10的直链或带支链烷基、或者带有C1-C10支链的苯基；R2,R3,R4均为氢或者甲基。2.一种权利要求1所述的含木糖醇可辐射固化的(甲基)丙烯酸酯的化合物的制备方法，其特征在于：包括顺序相接的如下步骤：1)木糖醇缩醛：将木糖醇、带羰基的醛类化合物和第一催化剂在第一溶剂中回流反应，反应结束后，分离、提纯，制得含多羟基以及取代基的木糖醇缩醛；其中，带羰基的醛类化合物为：甲醛、或者C1-C10的直链或带支链的烷基醛、或者含C1-C10支链的苯基醛；第一溶剂为带水溶剂；2)酯化反应：酯化反应有如下三种途径：2.1)木糖醇缩醛与(甲基)丙烯酰氯反应：木糖醇缩醛与(甲基)丙烯酸酰氯反应，反应结束后，分离、提纯，生成含木糖醇可辐射固化的(甲基)丙烯酸酯的化合物，此反应过程不需加其它溶剂；2.2)木糖醇缩醛与(甲基)丙烯酸反应：木糖醇缩醛与(甲基)丙烯酸在第二催化剂、第二溶剂和阻聚剂的作用下，发生酯化反应，反应结束后，分离、提纯，生成木含木糖醇可辐射固化的(甲基)丙烯酸酯的化合物；2.3)木糖醇缩醛与(甲基)丙烯酸甲酯反应，木糖醇缩醛与(甲基)丙烯酸甲酯在第三催化剂、第二溶剂和阻聚剂的作用下，发生酯交换反应，反应结束后，分离、提纯，生成含木糖醇可辐射固化的(甲基)丙烯酸酯的化合物。3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤1)中，回流反应温度为60-120℃，回流反应时间为6-16h。4.如权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于：步骤1)中，第一催化剂为硫酸、磺酸、甲基磺酸、乙基磺酸、苯磺酸或对甲苯磺酸中的至少一种；第一溶剂为甲醇，乙醇，苯、甲苯、C5烷烃或C6烷烃中的一种或两种以上任意配比的混合物。5.如权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于：步骤1)中，木糖醇、带羰基的醛类化合物和第一催化剂的摩尔比为(100-130):100:(3-8)；第一溶剂的质量用量为木糖醇和带羰基的醛类化合物质量和的30-60％。6.如权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：李光照，张淑华，窦容妮，
申请(专利权)人：广东石油化工学院，
类型：发明
国别省市：