Proceso de síntesis de acrilato epoxi fenólico fotosensible de acrilato epoxi
1.1 Materias primas principales
Resina epoxi F-44 (valor de epoxi 0,44): producción nacional; dioxano (dioxano): analíticamente puro, Shanghai Reagent Factory No. 3: hidroquinona; puro, fábrica de reactivos de materiales electrónicos de Chongqing; fotosensibilizador de p-dimetilaminobenzoato de etilo (EDAB), fotosensibilizador de isopropil tioxantona (ITX): Estados Unidos Proporcionado por Beihede International Co., Ltd.; agente reticulante de triacrilato de trimetilolpropilo (TMPTA): proporcionado por UCB; Chemical Company, Bélgica; ácido acrílico: químicamente puro, fábrica de reactivos químicos Shanghai Wulian; anhídrido maleico: grado analítico, fábrica de reactivos químicos n.° 1 de la ciudad de Tianjin.
1.2 Instrumentos principales
El espectro infrarrojo de la muestra se midió con el espectrómetro infrarrojo por transformada de Fourier IMPACT420 producido por NICOLET Instrument Company de Estados Unidos y se expuso la actividad fotoquímica del producto; Utilice un instrumento de exposición ultravioleta casero y luego utilice el espectrómetro infrarrojo mencionado anteriormente para medir el cambio en el contenido de doble enlace antes y después de la exposición. La potencia de la lámpara ultravioleta es de 1000 W y la distancia entre el tubo de la lámpara y la muestra es de 26 cm. ; la adhesión de la película de recubrimiento se prueba con la prueba de adhesión de la película de pintura tipo QFZ-Ⅱ producida por la medición de instrumentos experimentales de materiales original de Tianjin.
1.3 Síntesis de epoxi acrilato fenólico fotosensible
En un matraz de fondo redondo de 100 ml equipado con dispositivos de condensación por reflujo, agitación y temperatura constante, añadir 36,2 g que contengan 70 (fracción de masa) de solución de dioxano de Resina epoxi F-44 (que contiene 25 g de resina pura, 0,1 mol de grupo epoxi), añadir 5,0 g (0,07 mol) de ácido acrílico redestilado, 2,47 ml2 (fracción de masa) con agitación. Se calientan la solución de dioxano de hidroquinona y la cantidad medida de catalizador. a la temperatura seleccionada para la reacción. Se tomaron muestras cada 2 horas para analizar el contenido de ácido acrílico y luego se calculó su tasa de conversión. Una vez refinado el producto, su estructura se caracteriza mediante espectroscopia infrarroja.
1.4 Determinación de las propiedades del acrilato epoxi fenólico fotosensible
El fenólico modificado se recubrió mediante serigrafía sobre una placa base de resina epoxi cubierta con una película de cobre. Una mezcla de resina epoxi y curado. agente, agente reticulante, fotosensibilizador, etc. Exponga en el instrumento de exposición de acuerdo con el tiempo diseñado y mida la adhesión, o después de la exposición ultravioleta, realice el curado térmico en un horno de temperatura constante (temperatura 150 °C, tiempo 1 hora) y luego mida la adhesión, resistencia a ácidos y álcalis. y resistencia a los disolventes de la película de recubrimiento. 2.1 Principio de reacción
La resina epoxi y el ácido acrílico reaccionan en presencia de un catalizador, ver fórmula 1.
2.2 Influencia del tipo de catalizador, dosis y tiempo de reacción en la tasa de conversión del ácido acrílico
Se estudió bromuro de tetrabutilamonio, dimetilanilina, trietilamina y dietilamina. Los efectos del catalizador, su dosificación. y el tiempo de reacción sobre la tasa de conversión del ácido acrílico se muestran en la Tabla 1.
Tabla 1 Efectos del tipo de catalizador, la dosis y el tiempo de reacción sobre la tasa de conversión del ácido acrílico
Se puede observar en la Tabla 1 que dentro de un cierto tiempo de reacción, la dosis de catalizador tiene un efecto significativo. efecto sobre la tasa de conversión del ácido acrílico. Si no se utiliza ningún catalizador, incluso si el tiempo de reacción se extiende a 12 horas, la tasa de conversión del ácido acrílico sólo puede alcanzar 9,37. A medida que aumenta la cantidad de catalizador, la tasa de conversión del ácido acrílico aumenta significativamente y el tiempo necesario para alcanzar una tasa de conversión de 100 se vuelve cada vez más corto. Cuando la dosis de catalizador es la misma, se comparan los efectos de los cuatro catalizadores sobre la tasa de conversión del ácido acrílico. Se encontró que, a excepción de la dietilamina, cuya actividad catalítica era ligeramente peor, las actividades catalíticas de los otros tres catalizadores eran relativamente cercanas. Sin embargo, el bromuro de tetrabutilamonio es caro y la xiluidina tiene un cierto grado de toxicidad. La xiluidina que queda en la resina modificada dañará la salud de los operadores, por lo que se considera desde la perspectiva de reducir los costos de producción y la producción segura. Es mejor utilizar trietilamina como catalizador. Cuando la dosis de trietilamina es de 0,5 g, la reacción se puede completar en 6 horas; cuando la dosis de trietilamina es de 0,25 g, la reacción tarda 8 horas en completarse. El uso de 0,25 g más de trietilamina puede ahorrar 2 horas de tiempo de reacción sin aumentar mucho el costo, y un tiempo de reacción de 6 horas es más propicio para el control de un solo turno en la producción industrial. Al mismo tiempo, se consideran factores integrales como el consumo de energía térmica y los costos laborales. , etc., la dosis de trietilamina 0,5 g es adecuada.
2.3 Efecto de la temperatura de reacción sobre la tasa de conversión del ácido acrílico
La dosis de trietilamina es 0.
5 g, se investigaron los efectos de diferentes temperaturas sobre la tasa de conversión de ácido acrílico. Los resultados se muestran en la Tabla 2.
Tabla 2 Efecto de la temperatura de reacción sobre la tasa de conversión del ácido acrílico
Se puede observar en la Tabla 2 que al usar trietilamina como catalizador, dentro del mismo tiempo de reacción, a medida que aumenta la temperatura de reacción , Aumenta la tasa de conversión del ácido acrílico. A una temperatura de 95°C, el ácido acrílico puede reaccionar completamente en 6 horas. Por lo tanto, desde la perspectiva de la producción industrial, una temperatura de reacción más alta conduce a acortar el ciclo de producción y mejorar la eficiencia de la producción.
2.4 Actividad fotoquímica del producto
La actividad fotoquímica del producto se expresa por el grado relativo de reacción de los dobles enlaces tras la exposición. Los resultados se muestran en la Tabla 3.
Actividad fotoquímica de los productos en la Tabla 3
Como se puede ver en la Tabla 3, la resina F-44 modificada con acrílico tiene una fotorreacción relativamente ideal sin agregar un agente reticulante activo. . Cuando se ilumina durante 5 segundos, el grado de reacción del doble enlace se acerca a 60. Esto confirma que el producto sintetizado es una resina fotosensible y que el recubrimiento preparado puede formar una película mediante fotoreticulación.
2.5 Rendimiento del producto
El epoxi acrilato fenólico fotosensible es una reacción química entre parte de los grupos epoxi de la resina F-44 y el ácido acrílico. La resina modificada todavía contiene una parte del epoxi. Se retiene el grupo. Esta parte del grupo epoxi le da a la resina excelentes propiedades mecánicas al preparar recubrimientos, como una excelente adhesión al sustrato. Para garantizar que esta parte del grupo epoxi participe completamente en la reacción de curado, se agrega anhídrido maleico a la resina como agente reticulante de curado térmico para el grupo epoxi. La cantidad depende de la cantidad restante del grupo epoxi. . La dosis de fotosensibilizador y TMPTA se determina según el contenido de dobles enlaces en la resina modificada. Los resultados se muestran en la Tabla 4. Puede verse en la Tabla 4 que el revestimiento curado térmicamente tiene excelente adhesión, resistencia a ácidos y álcalis, resistencia a disolventes y otras propiedades.
Tabla 4 Propiedades de la película de recubrimiento
2.6 Caracterización estructural del producto
La estructura del producto se caracteriza mediante espectroscopia infrarroja (FT-IR). La Figura 1 (a) muestra el espectro FT-IR de la resina epoxi F-44. La Figura 1 (b) muestra el espectro FT-IR del producto después del refinamiento.
(b) Espectro FI-IR del producto
Figura 1F-44 Espectro FT-IR de resina epoxi y productos
Comparación (a), ( b) Se puede ver en las dos imágenes que (b) tiene un fuerte pico de absorción de carbonilo de yugo *** a 1724,4 cm-1, y el pico de absorción de hidroxilo a 3426,5 cm-1 es mejor que el de (a) Allí Hay una mejora obvia, que es causada por la generación de más grupos hidroxilo después de que el ácido acrílico abre el anillo del grupo epoxi, lo que indica que el grupo acrílico se ha introducido con éxito en la resina modificada. Además, (a) tiene tres picos de absorción de epoxi a 1244 cm-1, 914 cm-1 y 756 cm-1. En (b), estos tres picos de epoxi todavía existen, pero son más pequeños que el pico de absorción en (a). la cifra ha disminuido, lo que indica que la resina modificada conserva algunos de los grupos epoxi de la resina original. En resumen, la resina modificada obtenida es una resina que contiene tanto grupos epoxi como grupos acrílicos. Utilizando ácido acrílico y resina epoxi F-44 como materias primas, se sintetiza una resina de acrilato epoxi fotosensible que, según ha confirmado FI-IR, contiene grupos acrílicos y epoxi. Se estudiaron los efectos del tipo de catalizador, la dosis de catalizador, el tiempo de reacción y la temperatura de reacción sobre la tasa de conversión del ácido acrílico. Se encontró que cuando se usaba trietilamina como catalizador, a una temperatura de reacción más alta (95 °C) y mayor. dosificación de trietilamina, la reacción fue más rápida y se puede completar en poco tiempo; aumentar adecuadamente la temperatura de reacción favorece el progreso de la reacción y puede acortar el ciclo de producción. La actividad fotoquímica de la resina modificada se midió y verificó mediante exposición a rayos UV y FT-IR para rastrear los cambios en el contenido de dobles enlaces carbono-carbono, lo que confirma que el producto es una resina sensible a los rayos UV. Se midieron la actividad óptica y el rendimiento del producto y los resultados mostraron que la resina producida tenía una excelente actividad fotoquímica y que la película de recubrimiento preparada con la resina conservaba la excelente adhesión, resistencia a ácidos y álcalis y resistencia a disolventes de la resina epoxi original. .