1背景及改善

甲基丙烯酸異冰片酯[isobornyl （meth）acrylate]簡稱IBO（M）A由于其特殊的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)近年來作為一種新穎的丙烯酸單體在研究和應(yīng)用方面引起人們的興趣和重視。甲基丙烯酸異冰片酯存在雙鍵，又有特殊的異冰片酯烷氧基，使它能與許多其他單體通過自由基聚合形成性能優(yōu)異的聚合物，滿足現(xiàn)代材料中不斷嚴(yán)格的技術(shù)和環(huán)保要求，在高固體涂料、汽車涂料、光固化涂料、光纖涂料、改性粉末涂料等方面均有很好的應(yīng)用前景[1]。

2甲基丙烯酸異冰片酯的結(jié)構(gòu)與特性

甲基丙烯酸異冰片酯的結(jié)構(gòu)中，內(nèi)烯酸部分的雙鍵通過自由基聚合能與許多其他不飽和單體共聚酯烷氧基部分為巨大的非極性二環(huán)烷基，該二環(huán)烷基給聚合物鏈以很強的空間位阻保護(hù)，使之具有優(yōu)異的耐UV性，耐水性和耐化學(xué)性。聚合物鏈上巨大的非極性側(cè)基弱化了分子鏈間的作用力，使聚合物溶液黏度降低，提高了與其他樹脂和溶劑的相容性。另外甲基丙烯酸異冰片酯單體高的沸點，低的揮發(fā)性減少了應(yīng)用中的毒性，改善了環(huán)境。正是這些優(yōu)異的性能，促使甲基丙烯酸異冰片酯受到人們的青睞，其應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。

圖1 甲基丙烯酸異冰片酯的物性

3甲基丙烯酸異冰片酯（IBOMA）在高固體涂料中的應(yīng)用

在解決和減少涂料中VOC對環(huán)境的污染方面，水性涂料，輻射涂料和粉末涂料等這些無溶劑涂料已經(jīng)得到較廣泛的應(yīng)用，取得了引人矚目的成績，但在裝飾性能，涂膜性能及施工應(yīng)用等方面仍有許多尚待克服的局限性。目前，溶劑性涂料仍占主要份額，因此發(fā)展高固體涂料對降低整個行業(yè)VOC的排放量，充分利用現(xiàn)有的涂裝生產(chǎn)線還是最具有現(xiàn)實意義的。

為降低VOC的排放提高涂料的固含量，必須盡可能降低涂料樹脂的黏度。傳統(tǒng)的措施有：降低樹脂分子量，降低樹脂玻璃化溫度以及采用活性稀釋劑。這些措施皆有犧牲涂料性能的弊端使用失衡會造成涂膜性能的傷害，如干性、硬度、耐擦傷、耐介質(zhì)等性能的降低。

近來的研究工作發(fā)現(xiàn)，在丙烯酸樹脂配方中，摻入甲基丙烯酸環(huán)型酯單體，在聚合物玻璃化溫度（Tg）、分子量、官能團(tuán)量維持不變的情況下，能有效地降低聚合物溶液黏度。C.A.Zezza等詳細(xì)地研究了甲基丙烯酸環(huán)己酯甲基丙烯酸叔丁基環(huán)己酯，甲基丙烯酸異冰片酯和3.5.5-三甲基環(huán)己酯四種高Tg的丙烯酸環(huán)型酯單體。以由甲基丙烯酸甲酯（MMA），苯乙烯（St）丙烯酸丁酯（BA）和丙烯酸羥乙酯（HEA）組成的標(biāo)準(zhǔn)羥基樹脂為基礎(chǔ)聚合物，環(huán)型單體以5%的增量部分取代原配方中的MMA.然后應(yīng)用FOX方程調(diào)節(jié)BA數(shù)量控制聚合工藝，維持聚合物的Tg，分子量，官能團(tuán)含量和固含量不變。測定這些聚合物的溶液黏度表明：隨著環(huán)型單體在聚合物中含量的增加聚合物溶液的黏度顯著下降。在諸環(huán)型單體中，甲基丙烯酸異冰片酯的黏度降低效果最為顯著。環(huán)型單體甲基丙烯酸異冰片酯的應(yīng)用為高固體分丙烯酸樹脂的開發(fā)提供了一個新的有效途徑。

此外，正如前述甲基丙烯酸異冰片酯是一種將硬度和柔韌性能極好統(tǒng)一于一體的優(yōu)異單體，能賦于聚合物杰出的高光澤、鮮映性、耐擦傷性以及耐候性、耐介質(zhì)性。含甲基丙烯酸異冰片酯的丙烯酸樹脂與聚酯、醇酸以及許多揮發(fā)性漆的成膜物質(zhì)有很好的相溶性9。因此用于高固體汽車涂料等高檔漆的配方中，并且各種應(yīng)用層出不窮。

4甲基丙烯酸異冰片酯在光固化涂料中的應(yīng)用

如前述，光固化涂料是一種重要的綠色環(huán)保涂料，它具有節(jié)能（節(jié)能80%），無污染，無需加熱，高效（0.1s~1min可完全固化）適合于流水線施工可用于熱敏基材、涂膜表面力學(xué)性能好、光澤高、硬度高、耐化學(xué)品好等特點。然而溶劑型紫外光固化涂料至今仍存在技術(shù)的局限性和需要改進(jìn)的地方。其中較為主要的有涂膜的高收縮性以及涂料黏度大導(dǎo)致噴涂應(yīng)用不便以及涂料有刺激性影響施工環(huán)境等。

甲基丙烯酸異冰片酯作為活性稀釋劑用于光固化涂料除了能提供優(yōu)異性能外還可以有效地改善上述弊病。在研究光固化涂料高收縮性方面，北京化工大學(xué)龐飛智等應(yīng)用謾散射偏振光彈儀等方法，就不同活性稀釋劑在環(huán)氧丙烯酸齊聚物/活性稀釋劑/a-氯蒽醌光引發(fā)劑的光固化涂料體系中，對光固化涂層與基材的相對應(yīng)力和體積收縮率進(jìn)行了測定。選擇的活性稀釋劑有三羥甲基丙烷三丙烯酸酯（TMPA）已二醇二丙烯酸酯（HDDA）、新戍二醇二丙烯酸酯（NPGPA）、丙烯酸環(huán)已酯（CHA）和丙烯酸異冰片酯（BOA）它們分別代表三二和單官能度的不同活性稀釋劑。

5結(jié)語

甲基丙烯酸異冰片酯能有效降低共聚物的黏度，使之適合應(yīng)用于高固體分涂料。作為光固化涂料活性稀釋劑，降低了涂料黏度，改善了施工性能和涂膜收縮性。這二種單體均能賦予涂膜優(yōu)良的堅韌性、抗擦傷性、耐候性、抗介質(zhì)性和高的光澤及裝飾性。甲基丙烯酸異冰片酯的應(yīng)用對于開發(fā)新的品種和提升現(xiàn)有涂料的質(zhì)量不失為一個較有潛力的技術(shù)途徑，且目前已完全可以采用國產(chǎn)的甲基丙烯酸異冰片酯，這對降低相關(guān)產(chǎn)品的成本擴(kuò)大應(yīng)用面提供了極為有利的條件。

參考文獻(xiàn)

[1] CN 114805061 A