試論單體樹脂聯產有利于降低生產成本及對環境的污染

戴開良

摘 要：單體樹脂聯產是指合成的單體只需一步水洗脫溶然后加環氧樹脂合成一種低粘環氧丙烯酸酯樹脂或者改性環氧丙烯酸酯樹脂的生產方法。傳統的UV單體生產，一般需要分五步水洗，產生的廢水多（平均每生產一噸單體產生2.5噸廢水），處理這些廢水會對環境造成一定污染，而且成本也高。而傳統方法生產的環氧丙烯酸酯樹脂或者改性環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。利用單體樹脂聯產生產UV單體水洗次數由原來的五次降到一次，產生的廢水大大減少，同時又保留了大量未反應完的丙烯酸。然后再用得到的UV單體和環氧樹脂合成低粘UV樹脂，這樣合成的樹脂相對一般的環氧丙烯酸酯樹脂樹脂來說間接地降低了對環境的污染，而且還降低了成本。

關鍵詞：單體樹脂聯產；環氧丙烯酸酯；改性環氧丙烯酸酯；UV單體；降低成本；降低環境污染

1 單體樹脂聯產的優勢

傳統的UV單體生產需要五步水洗（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和一小部分酸性物質，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，比如未反應完的丙烯酸；第三、四步堿洗，叫萃取，進一步洗掉里面的酸性雜質；第五步水洗主要進一步洗掉里面未完全分離出來的水溶性雜質。與傳統UV單體生產相比，單體樹脂聯產生產UV單體只需一次水洗，主要洗掉一些水溶性物質和一小部分酸性物質，如催化劑、抗氧劑等；產生的廢水大大減少，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。所以單體樹脂聯產合成的樹脂較一般的樹脂具有低污染，低成本的優勢。

實驗證明，合成單體后如果不進行水洗，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”體系里面的環氧樹脂導致酸值降不下來，所以必須要進行一步水洗。

2 單體樹脂聯產的步驟

單體樹脂聯產分兩步合成，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完的丙烯酸，然后脫溶。第二步，低粘環氧丙烯酸酯樹脂或者改性環氧丙烯酸酯樹脂的合成，利用UV單體半成品里面未反應完的丙烯酸作為一部分原料合成UV樹脂，根據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至一定酸值，然后計算需要加入的環氧樹脂的量，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的質量數，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6～8h，在保溫過程中，時刻注意回流速度，當出水達到理論出水量時，停止反應，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 單體樹脂聯產-低粘環氧或改性環氧丙烯酸酯樹脂的合成

合成環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；環氧樹脂25～32；催化劑0.3～0.4；阻聚劑0.1～0.2。

單體樹脂聯產的步驟如下：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，觀察外觀無機械雜質，并測量其粘度。

3 傳統環氧丙烯酸酯的合成步驟

合成傳統的環氧丙烯酸酯樹脂，由下述重量份數組成：A組分 丙烯酸20～22.6；環氧樹脂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，觀察外觀無機械雜質，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，單體樹脂聯產的PETA半成品的合成過程：按照季戊四醇23.66；環己烷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。

傳統方法的PETA單體的合成過程：合成步驟一樣，停止反應后，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

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

樹脂合成過程及結果：在四口燒瓶中按照上述配方比列加入反應原料及助劑，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，即得到低粘度的環氧丙烯酸酯，觀察外觀，并測量其粘度為6100cPa.s/25℃。

傳統方法合成環氧丙烯酸酯樹脂，根據同質量的單體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。

樹脂合成過程及結果：按照配方在四口燒瓶中加入反應原料及助劑，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，觀察外觀無機械雜質，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、耐黃變性能優異，單體樹脂聯產的硬度為4H，普通方法的硬度為5H，其結果差別不大。

由此可見單體樹脂聯產關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、收率高等優勢。單體樹脂聯產得到的樹脂在性能上跟傳統方法得到的樹脂差不多，所以，單體樹脂聯產有降低生產成本、減少對環境污染的優勢。

一般環氧丙烯酸酯樹脂不用單體PETA開稀，而是用TPGDA開稀，我們將單體樹脂聯產得到的樹脂跟標準的環氧丙烯酸酯比起來，生產成本上因單體的成本降低而降低，也因單體水洗產生的廢水減少，降低對環境的污染，性能上硬度明顯增加。

5 結束語

單體樹脂聯產通過減少生產單體時水洗的次數，從而減少廢水的排放，減少因水洗洗掉的丙烯酸的損失，從而達到可以降低生產成本，同時也可以降低對環境污染的效果。

參考文獻

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