Glycidylmethacrylat (GMA) ist ein Monomer mit Acrylat-Doppelbindungen und Epoxidgruppen. Acrylat-Doppelbindungen sind hochreaktiv, können selbstpolymerisieren und mit vielen anderen Monomeren copolymerisieren. Epoxidgruppen können mit Hydroxyl-, Amino-, Carboxyl- oder Säureanhydridgruppen reagieren und so weitere funktionelle Gruppen einführen und dem Produkt so mehr Funktionalität verleihen. Daher findet GMA ein extrem breites Anwendungsspektrum in der organischen Synthese, Polymersynthese, Polymermodifizierung, Verbundwerkstoffen, UV-härtenden Materialien, Beschichtungen, Klebstoffen, Leder, der Herstellung von Chemiefaserpapier, dem Drucken und Färben und vielen weiteren Bereichen.
Anwendung von GMA in der Pulverbeschichtung
Acrylpulverbeschichtungen bilden eine große Gruppe von Pulverbeschichtungen, die je nach verwendetem Härter in Hydroxylacrylharze, Carboxylacrylharze, Glycidylacrylharze und Amidoacrylharze unterteilt werden können. Glycidylacrylharz ist das am häufigsten verwendete Pulverbeschichtungsharz. Es kann mit Härtern wie mehrwertigen Hydroxysäuren, Polyaminen, Polyolen, Polyhydroxyharzen und Hydroxypolyesterharzen zu Filmen verarbeitet werden.
Methylmethacrylat, Glycidylmethacrylat, Butylacrylat und Styrol werden üblicherweise für die radikalische Polymerisation zur Synthese von GMA-Acrylharzen verwendet. Als Härter dient Dodecyldibasische Säure. Die hergestellte Acrylpulverbeschichtung weist gute Eigenschaften auf. Im Syntheseprozess können Benzoylperoxid (BPO) und Azobisisobutyronitril (AIBN) oder deren Mischungen als Initiatoren verwendet werden. Die GMA-Menge hat großen Einfluss auf die Eigenschaften des Beschichtungsfilms. Ist die GMA-Menge zu gering, ist der Vernetzungsgrad des Harzes gering, es gibt nur wenige Vernetzungspunkte, die Vernetzungsdichte des Beschichtungsfilms ist unzureichend und die Schlagzähigkeit des Beschichtungsfilms ist gering.
Anwendung von GMA in der Polymermodifizierung
GMA kann aufgrund der Acrylat-Doppelbindung mit höherer Aktivität auf Polymere aufgepfropft werden. Die in GMA enthaltene Epoxidgruppe reagiert mit verschiedenen anderen funktionellen Gruppen zu einem funktionalisierten Polymer. GMA kann durch Verfahren wie Lösungs-, Schmelz-, Festphasen- oder Strahlenpfropfung auf modifizierte Polyolefine aufgepfropft werden und bildet mit Ethylen, Acrylaten usw. funktionalisierte Copolymere. Diese funktionalisierten Polymere können als Härtemittel zur Erhöhung der Zähigkeit von technischen Kunststoffen oder als Kompatibilisatoren zur Verbesserung der Verträglichkeit von Mischsystemen eingesetzt werden.
Der häufig für die Pfropfmodifizierung von Polyolefinen mittels GMA verwendete Initiator ist Dicumylperoxid (DCP). Manche Anwender verwenden auch Benzoylperoxid (BPO), Acrylamid (AM) und 2,5-Di-tert-butylperoxid. Als Initiatoren kommen beispielsweise Oxy-2,5-dimethyl-3-hexin (LPO) oder 1,3-Di-tert-butylcumolperoxid zum Einsatz. Als Initiator verringert AM maßgeblich den Abbau von Polypropylen. Das Pfropfen von Polyolefinen mit GMA verändert die Struktur des Polyolefins und damit seine Oberflächen-, rheologischen, thermischen und mechanischen Eigenschaften. Durch das Pfropfen von GMA auf Polyolefine erhöht sich die Polarität der Molekülkette und damit auch die Oberflächenpolarität. Daher verringert sich mit zunehmender Pfropfrate der Oberflächenkontaktwinkel. Durch die GMA-Modifizierung verändern sich die Kristallstruktur und die mechanischen Eigenschaften des Polymers.
Anwendung von GMA bei der Synthese von UV-härtbarem Harz
GMA kann auf verschiedenen Wegen zur Synthese von UV-härtbaren Harzen eingesetzt werden. Eine Methode besteht darin, zunächst durch radikalische Polymerisation oder Kondensationspolymerisation ein Präpolymer mit Carboxyl- oder Aminogruppen an der Seitenkette herzustellen. Anschließend wird GMA mit diesen funktionellen Gruppen umgesetzt, um lichtempfindliche Gruppen einzuführen und ein lichthärtbares Harz zu erhalten. Bei der ersten Copolymerisation können verschiedene Comonomere eingesetzt werden, um Polymere mit unterschiedlichen Endeigenschaften zu erhalten. Feng Zongcai et al. nutzten 1,2,4-Trimellitsäureanhydrid und Ethylenglykol zur Reaktion, um hyperverzweigte Polymere zu synthetisieren. Anschließend führten sie mittels GMA lichtempfindliche Gruppen ein, um schließlich ein lichthärtbares Harz mit besserer Alkalilöslichkeit zu erhalten. Lu Tingfeng und andere verwendeten Poly-1,4-butandioladipat, Toluoldiisocyanat, Dimethylolpropionsäure und Hydroxyethylacrylat, um zunächst ein Präpolymer mit lichtempfindlichen aktiven Doppelbindungen zu synthetisieren und es dann durch GMA einzuführen. Weitere lichthärtbare Doppelbindungen werden durch Triethylamin neutralisiert, um eine wasserbasierte Polyurethanacrylatemulsion zu erhalten.
Beitragszeit: 28. Januar 2021