一种异氰脲酸三丙烯酸酯及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于丙烯酸树脂制备技术领域，具体涉及一种异氰脲酸三丙烯酸酯及其制备方法和应用。本发明专利技术将β

【技术实现步骤摘要】
一种异氰脲酸三丙烯酸酯及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于丙烯酸树脂制备
，具体涉及一种异氰脲酸三丙烯酸酯及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]光固化技术是一项节能和清洁环保型技术，它的能耗仅为传统汞灯的十分之一，且不含溶剂，对生态环境有保护作用，不会向大气排放毒气和二氧化碳，被誉为“绿色技术”。光固化技术是通过一定波长的紫外光照射，使液态的涂料、油墨或胶黏剂高速聚合而成固态的一种光加工工艺。近年来，随着环保问题受到重视，环保友好型光固化技术得到快速发展。
[0003]光固化体系具有固化快、能耗低、光泽性和力学性能突出等优点，被广泛应用于涂料、油墨等领域。随着社会的发展，光固化涂料或油墨等对耐高温性提出了新的要求，比如，能耐烟头烫无痕化。光固化涂料的原料包括树脂、颜料、溶剂和助剂等，树脂是涂料的主要成分，决定着涂料的基本特性。常规树脂体系包括环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、氨基丙烯酸酯和聚酯丙烯酸酯等。一般情况下，聚氨酯丙烯酸酯耐温不超过150℃；环氧丙烯酸酯不超过200℃；氨基丙烯酸酯耐温性稍好，但存在甲醛残留问题，不适合被推广应用。耐温性较好的聚酯丙烯酸酯也较为少见。
[0004]异氰脲酸酯含有稳定的三嗪环结构，具有很好的热稳定性和化学稳定性。若将其引入树脂主链上可以提高涂料的强度和耐热性。中国专利文献CN102260221A公开了异氰脲酸三丙烯酸酯或异氰脲酸甲基丙烯酸酯单体的制备方法，该方法以丙烯酸/甲基丙烯酸、三(2
‑
羟乙基)异氰脲酸酯、带水剂、阻聚剂和催化剂为原料，经酯化反应、提纯、分离纯化后得到三官能度异氰脲酸三丙烯酸酯或异氰脲酸甲基丙烯酸酯单体。在丙烯酸/甲基丙烯酸与三(2
‑
羟乙基)异氰脲酸酯进行酯化过程中，丙烯酸或甲基丙烯酸与酯化产生的水共沸，大量丙烯酸或甲基丙烯酸会在酯化塔和冷凝器中形成凝胶和低聚物，需要频繁的清理设备；此外，在酯化过程中产生废水的酸值在30
‑
150mgKOH/g之间，废水量较大，且由于废水中含有大量的丙烯酸或甲基丙烯酸，导致COD极高，一般在几万到几十万之间。
[0005]进一步地，现有技术制备得到的异氰脲酸三丙烯酸酯在低温条件下会出现结晶，在使用前还需要预先加热成液态产物，再将其加入到配方体系中，在实际工业生产中极为不方便。

技术实现思路

[0006]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中在制备异氰脲酸三丙烯酸酯时，由于丙烯酸或甲基丙烯酸会与酯化产生的废水共沸，大量丙烯酸或甲基丙烯酸会在酯化塔和冷凝器中形成凝胶和低聚物，需要频繁清理设备，且丙烯酸或甲基丙烯酸在与三(2
‑
羟乙基)异氰脲酸酯进行酯化反应时，产生废水量较大，COD含量高等缺陷，从而提供了一种异氰脲酸三丙烯酸酯及其制备方法和应用。
[0007]为此，本专利技术提供了以下技术方案。
[0008]本专利技术提供了β
‑
(丙烯酰氧)丙酸在制备异氰脲酸三丙烯酸酯中的应用。
[0009]本专利技术还提供了一种异氰脲酸三丙烯酸酯，具有如下结构式，
[0010][0011]此外，本专利技术提供了一种异氰脲酸三丙烯酸酯的制备方法，包括以下步骤，
[0012](1)三(2
‑
羟乙基)异氰脲酸酯、β
‑
(丙烯酰氧)丙酸和催化剂混匀，得到混合物；加热，进行反应；
[0013](2)反应5
‑
8h后测定反应体系的酸值，待反应体系酸值低于理论酸值时，反应结束，降温，经水洗、中和、脱除溶剂后得到异氰脲酸三丙烯酸酯。
[0014]所述制备方法满足A
‑
B中的至少一项，
[0015]A、所述三(2
‑
羟乙基)异氰脲酸酯与β
‑
(丙烯酰氧)丙酸的摩尔比为1:(3
‑
4)，优选地，1:(3
‑
3.4)；
[0016]B、所述催化剂为甲基磺酸、对甲苯磺酸和硫酸中的至少一种。
[0017]所述制备方法满足A
‑
B中的至少一项，
[0018]A、所述步骤(1)中，所述加热的温度为100
‑
120℃，优选地，加热的温度为100
‑
105℃；在制备异氰尿酸酯三丙烯酸酯时，通过控制反应釜外部温度为100
‑
120℃(也就是所述加热的温度)，可以使反应釜内部混合物的温度为75
‑
95℃之间。
[0019]B、所述步骤(1)中，所述反应的压力为10
‑
100KPa，优选地，40
‑
60KPa。
[0020]所述制备方法满足A
‑
E中的至少一项，
[0021]A、所述步骤(1)中，在得到混合物之前还包括加入第一阻聚剂的步骤；
[0022]B、在得到混合物之前还包括加入溶剂的步骤；
[0023]C、在得到混合物之前还包括加入抗氧剂的步骤；
[0024]D、所述步骤(2)中，在进行水洗之前还包括补加溶剂的步骤；补加的溶剂的量的计算公式如下：
[0025][0026]E、在脱除溶剂之前还包括加入第二阻聚剂的步骤。
[0027]在制备异氰脲酸三丙烯酸酯时，步骤(2)具体包括，反应5
‑
8h后测定反应体系的酸值，待反应体系酸值低于理论酸值时，反应结束，降温，补加溶剂后依次经一次水洗、中和、二次水洗、三次水洗、脱除溶剂后得到异氰脲酸三丙烯酸酯。其中，中和用到的溶液为10wt％氢氧化钠水溶液、20wt％氢氧化钠水溶液、20wt％碳酸钠水溶液中的至少一种。
[0028]所述制备方法满足A
‑
F中的至少一项，
[0029]A、所述催化剂的用量为反应物料总质量的1
‑
4％，优选为1.5
‑
2.5％；所述催化剂为甲基磺酸、对甲苯磺酸和硫酸中的至少一种；其中，甲基磺酸以70wt％甲基磺酸水溶液的形式加入，硫酸以98wt％硫酸水溶液的形式加入；
[0030]B、所述第一阻聚剂的用量为反应物料总质量的0.01
‑
1.0％，优选为0.02
‑
0.1％；
[0031]C、所述步骤(1)中溶剂的用量为反应物料总质量的10
‑
50％，优选为25
‑
35％；
[0032]D、所述抗氧剂的用量为反应物料总质量的0.1
‑
1％；
[0033]E、所述第二阻聚剂的用量为异氰脲酸三丙烯酸酯理论产量的0.01
‑
1.0wt％，优选为0.04
‑
0.06％。
[0034]其中，反应物料总质量是指三(2
‑
羟乙基)异氰脲酸酯(赛克)、β
‑
(丙烯酰氧)丙酸(β
‑
CEA)、催化剂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.β
‑
(丙烯酰氧)丙酸在制备异氰脲酸三丙烯酸酯中的应用。2.一种异氰脲酸三丙烯酸酯，其特征在于，具有如下结构式，3.一种异氰脲酸三丙烯酸酯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，(1)三(2
‑
羟乙基)异氰脲酸酯、β
‑
(丙烯酰氧)丙酸和催化剂混匀，得到混合物；加热，进行反应；(2)反应5
‑
8h后测定反应体系的酸值，待反应体系酸值低于理论酸值时，反应结束，降温，经水洗、中和、脱除溶剂后得到异氰脲酸三丙烯酸酯。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，满足A
‑
B中的至少一项，A、所述三(2
‑
羟乙基)异氰脲酸酯与β
‑
(丙烯酰氧)丙酸的摩尔比为1:(3
‑
4)，优选地，1:(3
‑
3.4)；B、所述催化剂为甲基磺酸、对甲苯磺酸和硫酸中的至少一种。5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，满足A
‑
B中的至少一项，A、所述步骤(1)中，所述加热的温度为100
‑
120℃，优选地，100
‑
105℃；B、所述步骤(1)中，所述反应的压力为10
‑
100KPa，优选地，40
‑
60KPa。6.根据权利要求3
‑
5任一项所述的制备方法，其特征在于，满足A
‑
E中的至少一项，A、所述步骤(1)中，在得到混合物之前还包括加入第一阻聚剂的步骤；B、在得到混合物之前还包括加入溶剂的步骤；C、在得到混合物之前还包括加入抗氧剂的步骤；D、所述步骤(2)中，在进行水洗之前还包括补加溶剂的步骤；E...

【专利技术属性】
技术研发人员：张庆伟，李玉博，
申请(专利权)人：佳化化学科技发展上海有限公司，
类型：发明
国别省市：