試論單體樹脂聯(lián)產(chǎn)有利于降低生產(chǎn)成本及對環(huán)境的污染

戴開良

摘 要：單體樹脂聯(lián)產(chǎn)是指合成的單體只需一步水洗脫溶然后加環(huán)氧樹脂合成一種低粘環(huán)氧丙烯酸酯樹脂或者改性環(huán)氧丙烯酸酯樹脂的生產(chǎn)方法。傳統(tǒng)的UV單體生產(chǎn)，一般需要分五步水洗，產(chǎn)生的廢水多（平均每生產(chǎn)一噸單體產(chǎn)生2.5噸廢水），處理這些廢水會對環(huán)境造成一定污染，而且成本也高。而傳統(tǒng)方法生產(chǎn)的環(huán)氧丙烯酸酯樹脂或者改性環(huán)氧丙烯酸酯樹脂一般粘度比較高，需要用活性稀釋劑（即UV單體）兌稀。利用單體樹脂聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)UV單體水洗次數(shù)由原來的五次降到一次，產(chǎn)生的廢水大大減少，同時又保留了大量未反應(yīng)完的丙烯酸。然后再用得到的UV單體和環(huán)氧樹脂合成低粘UV樹脂，這樣合成的樹脂相對一般的環(huán)氧丙烯酸酯樹脂樹脂來說間接地降低了對環(huán)境的污染，而且還降低了成本。

關(guān)鍵詞：單體樹脂聯(lián)產(chǎn)；環(huán)氧丙烯酸酯；改性環(huán)氧丙烯酸酯；UV單體；降低成本；降低環(huán)境污染

1 單體樹脂聯(lián)產(chǎn)的優(yōu)勢

傳統(tǒng)的UV單體生產(chǎn)需要五步水洗（包括三步堿洗和兩步水洗），第一步水洗，主要洗掉一些水溶性物質(zhì)和一小部分酸性物質(zhì)，如催化劑、抗氧劑等；第二步堿洗，叫中和，主要洗掉單體里面的酸性物質(zhì)，比如未反應(yīng)完的丙烯酸；第三、四步堿洗，叫萃取，進(jìn)一步洗掉里面的酸性雜質(zhì)；第五步水洗主要進(jìn)一步洗掉里面未完全分離出來的水溶性雜質(zhì)。與傳統(tǒng)UV單體生產(chǎn)相比，單體樹脂聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)UV單體只需一次水洗，主要洗掉一些水溶性物質(zhì)和一小部分酸性物質(zhì)，如催化劑、抗氧劑等；產(chǎn)生的廢水大大減少，同時又保留了大量的丙烯酸，保留的丙烯酸可以作為下一步合成樹脂的原料。所以單體樹脂聯(lián)產(chǎn)合成的樹脂較一般的樹脂具有低污染，低成本的優(yōu)勢。

實驗證明，合成單體后如果不進(jìn)行水洗，在下一步合成樹脂時，單體里面的催化劑甲基磺酸、阻聚劑氯化銅等將會“吃掉”體系里面的環(huán)氧樹脂導(dǎo)致酸值降不下來，所以必須要進(jìn)行一步水洗。

2 單體樹脂聯(lián)產(chǎn)的步驟

單體樹脂聯(lián)產(chǎn)分兩步合成，第一步，UV單體半成品的合成，酯化完成后只需一步水洗，里面保留了很多未反應(yīng)完的丙烯酸，然后脫溶。第二步，低粘環(huán)氧丙烯酸酯樹脂或者改性環(huán)氧丙烯酸酯樹脂的合成，利用UV單體半成品里面未反應(yīng)完的丙烯酸作為一部分原料合成UV樹脂，根據(jù)UV單體半成品的酸值，計算加入一定量的丙烯酸酸或者苯酐等將體系酸值調(diào)至一定酸值，然后計算需要加入的環(huán)氧樹脂的量，得出配方。

2.1 UV單體半成品的合成

合成UV單體半成品的配方（每100g的質(zhì)量數(shù)，下同）：小分子多元醇20～43；丙烯酸35～57；溶劑18～25；催化劑1.5～2；阻聚劑0.05～0.1；抗氧劑 0.3～0.4。

合成UV單體半成品的步驟如下：在四口燒瓶中投入一定比重的丙烯酸及其他原料和助劑，在加熱套上裝上四口燒瓶、機(jī)械攪拌器和回流冷凝管。升溫至70℃，然后緩慢升溫至85～90℃；保溫反應(yīng)6～8h，在保溫過程中，時刻注意回流速度，當(dāng)出水達(dá)到理論出水量時，停止反應(yīng)，然后降溫水洗一次，靜置分層，分液得到物料，然后脫溶得UV單體半成品，計算收率，并測量其酸值（10

2.2 單體樹脂聯(lián)產(chǎn)-低粘環(huán)氧或改性環(huán)氧丙烯酸酯樹脂的合成

合成環(huán)氧丙烯酸酯樹脂的配方：UV單體半成品50～70；丙烯酸或酸酐3～10；環(huán)氧樹脂25～32；催化劑0.3～0.4；阻聚劑0.1～0.2。

單體樹脂聯(lián)產(chǎn)的步驟如下：測量單體半成品的酸值，將體系按照一定酸值計算需要加入的丙烯酸或酸酐的量，得出配方，按照配方在四口燒瓶中加入反應(yīng)原料及助劑，升溫到100℃再緩慢升溫到110℃，保溫1h后，升溫到118℃保溫3～4h，測量酸值小于4（即Av<4）時，降溫出料，觀察外觀無機(jī)械雜質(zhì)，并測量其粘度。

3 傳統(tǒng)環(huán)氧丙烯酸酯的合成步驟

合成傳統(tǒng)的環(huán)氧丙烯酸酯樹脂，由下述重量份數(shù)組成：A組分 丙烯酸20～22.6；環(huán)氧樹脂57.6～61；催化劑0.3～0.4；阻聚劑0.1～0.2；抗氧劑0.05～0.1；B組分UV單體15～68。

合成環(huán)氧丙烯酸酯的步驟如下：按照配方在四口燒瓶中加入A組分原料，升溫到100℃再緩慢升溫到110℃，保溫2h后，升溫到118℃保溫2～4h，測量酸值小于4（即Av<4）時，降溫加入B組分，出料，觀察外觀無機(jī)械雜質(zhì)，并測量其粘度。

4 具體實施方式及對比

4.1 合成單體

以單體PETA為例，單體樹脂聯(lián)產(chǎn)的PETA半成品的合成過程：按照季戊四醇23.66；環(huán)己烷19；丙烯酸55.5；甲基磺酸1.4；氯化銅上0.07；對羥基苯甲醚0.02；次磷酸0.35的配方比例投入物料，按照上述合成步驟操作，計算得到單體半成品的收率為95.5%，并測量其酸值為54mgKOH/g。

傳統(tǒng)方法的PETA單體的合成過程：合成步驟一樣，停止反應(yīng)后，水洗五次，然后脫溶，得PETA的單體，計算收率（約為80%），并測量其酸值為0.45mgKOH/g。

4.2 合成樹脂

單體樹脂聯(lián)產(chǎn)的配方根據(jù)測量上述PETA半成品的酸值為54mgKOH/g，計算將酸值調(diào)至110所需要的丙烯酸的量，然后計算所需要的環(huán)氧樹脂的量，確定配方為：PETA半成品66.8；丙烯酸5.6；環(huán)氧樹脂（GELR128 ）27.2；三苯基磷 0.32；對羥基苯甲醚 0.08。

樹脂合成過程及結(jié)果：在四口燒瓶中按照上述配方比列加入反應(yīng)原料及助劑，升溫到100℃再緩慢升溫到110℃，保溫4.5h，測量酸值為3.4mgKOH/g，降溫出料，即得到低粘度的環(huán)氧丙烯酸酯，觀察外觀，并測量其粘度為6100cPa.s/25℃。

傳統(tǒng)方法合成環(huán)氧丙烯酸酯樹脂，根據(jù)同質(zhì)量的單體PETA得出配方如下：A組分 丙烯酸9.1；GELR128 23.9；三苯基磷0.1；對羥基苯甲醚 0.04；次磷酸 0.02；B組分 PETA 66.8。

樹脂合成過程及結(jié)果：按照配方在四口燒瓶中加入反應(yīng)原料及助劑，升溫到100℃再緩慢升溫到110℃，保溫2h后，升溫到118℃保溫3.5h，測量酸值為3.2mgKOH/g，降溫出料，觀察外觀無機(jī)械雜質(zhì)，并測量其粘度為5100cPa.s/25℃。

4.3 兩種樹脂的比較

取兩者合成的樹脂各20g，都加入4%（0.8g）的光引發(fā)劑1173，攪拌均勻，備用。取一塊干凈的瓷磚板，用50微米的涂膜器各刮一處涂膜于瓷磚板上，做上標(biāo)記，通過UV燈照，固化成膜，分別測量其干性、硬度、附著力、抗劃傷、耐黃變等性能，做出比較。兩者干性都是全干，附著力一般，抗劃傷、耐黃變性能優(yōu)異，單體樹脂聯(lián)產(chǎn)的硬度為4H，普通方法的硬度為5H，其結(jié)果差別不大。

由此可見單體樹脂聯(lián)產(chǎn)關(guān)鍵在于第一步在合成單體上，相對于普通方法有減少污水排放、物料利用率高、收率高等優(yōu)勢。單體樹脂聯(lián)產(chǎn)得到的樹脂在性能上跟傳統(tǒng)方法得到的樹脂差不多，所以，單體樹脂聯(lián)產(chǎn)有降低生產(chǎn)成本、減少對環(huán)境污染的優(yōu)勢。

一般環(huán)氧丙烯酸酯樹脂不用單體PETA開稀，而是用TPGDA開稀，我們將單體樹脂聯(lián)產(chǎn)得到的樹脂跟標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)氧丙烯酸酯比起來，生產(chǎn)成本上因單體的成本降低而降低，也因單體水洗產(chǎn)生的廢水減少，降低對環(huán)境的污染，性能上硬度明顯增加。

5 結(jié)束語

單體樹脂聯(lián)產(chǎn)通過減少生產(chǎn)單體時水洗的次數(shù)，從而減少廢水的排放，減少因水洗洗掉的丙烯酸的損失，從而達(dá)到可以降低生產(chǎn)成本，同時也可以降低對環(huán)境污染的效果。

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