UV光固化涂料单体的清洁生产工艺

【摘要】： 目前,我国涂料年产量居美国、日本之后,成为世界第三大涂料生产国。涂料行业已经成为化工的重要组成部份,同时也成为了“污染大户”而受到人们的关注。本文试图从清洁生产的角度探索出一条解决的办法。 传统涂料单体生产过程中由于普遍使用水洗工艺来提纯产品,导致大量含很高COD的废水产生,而这部分对环境造成影响的COD恰恰是价格昂贵产品。如果能够改进工艺在保证产品质量的同时不使用或者减少水洗工艺,将可以在提高产品收率、降低产品价格的同时从源头上解决废水排放的问题。试验通过改进PDDA和丙烯酸缩水甘油酯的合成方法验证了这一思路的可行性。并得出了最佳工艺条件:(1)配料比:邻苯二甲酸酐∶二甘醇∶丙烯酸=0.5∶1∶1～1.05;(2)催化剂用量:生成每摩尔酯基加15～20克(3)反应时间:第一步反应在两小时左右为宜,第二步反应在一个半小时为宜。 羟基丙烯酸酯改性氨基树脂是一种性能优异的成膜树脂。主要用于紫外光固化涂料和油墨的生产,已成为UV固化涂料的主要成膜树脂。然而现有氨基树脂仍然含有0.5%的游离甲醛。会对操作人员的眼睛及上呼吸道产生刺激,严重影响生产人员的身体健康。研究采用亚硫酸氢钠饱和溶液在中性条件下与游离甲醛生成稳定的加成物,在无水条件下,成为结晶沉淀被分离。最终产品中的游离甲醛含量可以低于0.05%,有效地解决了在UV涂料施工过程中游离甲醛对人体和环境的影响。 UV涂料的粘度高造成施工困难一直是制约其推广的因素之一。如果加入传统的稀释剂虽然可以达到降低涂料粘度的目的,但同时也产生了涂料在固化进程中稀释剂气化进入大气的问题。为了解决这些问题,开发一种即能成膜又有较低粘度能作为稀释剂的化合物成为当务之急。羟基丙烯酸酯醚化甘油环缩甲醛便是这样一种新型的化合物,由于它的分子中含有碳碳不饱和双键,在涂料固化过程中能够和其它的成膜物质形成新的共价键,而将该化合物分子固化下来,不会像传统的稀释剂进入空气中;同时在常温下该化合物具有较小的粘度是一种很好的稀释剂与成膜物质混合后能保证涂料的正常施工;另外由于该化合物含有游离的羟基而使其具有良好的附着力。在实验室我们合成了羟基丙烯酸酯醚化甘油环缩甲醛后对其最佳的工艺条件进行了探索。并得到了最佳工艺条件:配料比为甘油∶甲醛∶丁醇∶环已烷∶丙烯酸羟乙酯=1.0∶1.0∶1.2∶3.0;催化剂(对甲苯磺酸)用量为2g/(mol甘油);阻聚剂(2,6-叔丁基对甲酚)用量为1%(丙烯酸羟乙酯); 【关键词】：清洁生产 UV光固化涂料 清洁生产工艺
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TQ630.6
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-36
• 1.1 研究背景12
• 1.2 开发辐射涂料的必要性12-18
• 1.2.1 涂料污染环境现状12-18
• 1.2.1.1 涂料的污染性13-14
• 1.2.1.2 对涂料 VOC 的限制14-15
• 1.2.1.3 环境友好涂料的特性15-17
• 1.2.1.4 开发光固化涂料的有利条件17-18
• 1.3 开发光固化涂料的战略与对策18-20
• 1.3.1 基本原则与战略18-20
• 1.3.1.1 环境污染的严重性与保护环境的重要性18-19
• 1.3.1.2 开发环境友好涂料的基本原则与方法19-20
• 1.3.1.3 开发光固化涂料的战略思考20
• 1.4 UV 固化的工艺特点20-21
• 1.5 UV 固化的研究，应用现状及前景21-26
• 1.5.1 辐射固化涂料的发展22-26
• 1.5.1.1 辐射固化涂料发展概况22-26
• 1.6 UV 涂料的组成及固化机理26-30
• 1.6.1 UV 涂料的组成26-28
• 1.6.2 UV 涂料的固化机理28-29
• 1.6.3 氧的抑制作用及其克服方法29-30
• 1.7 清洁生产的概念及内容30-36
• 1.7.1 清洁生产的定义30-31
• 1.7.2 清洁生产与绿色化学31-33
• 1.7.2.1 绿色化学的定义及重要性31
• 1.7.2.2 原料的绿色化31-32
• 1.7.2.3 产品的绿色化32-33
• 1.7.3 清洁生产的内容33
• 1.7.4 清洁生产的途径33-36
• 第2章 羟基丙烯酸酯醚化甘油环缩甲醛的清洁生产工艺36-44
• 2.1 研究简介36
• 2.2 文献资料36-38
• 2.3 实验存在的问题及改进方法38
• 2.4 实验原理及结果分析38-41
• 2.4.1 实验部分38-39
• 2.4.2 实验结果及分析39-41
• 2.5 中试研究41
• 2.6 涂料中剩余甲醛的控制41-43
• 2.7 结论43-44
• 第3章 丙烯酸缩水甘油酯的合成研究44-54
• 3.1 丙烯酸缩水甘油酯概述44
• 3.2 GA 传统合成工艺44-45
• 3.3 新工艺研究内容45
• 3.4 实验试剂和主要仪器45-46
• 3.5 实验方法46
• 3.6 丙烯酸钠的制备46
• 3.7 GA 的合成46-47
• 3.8 实验结果与分析47-52
• 3.8.1 原料配比实验结果与分析47-48
• 3.8.2 温度实验结果与分析48-50
• 3.8.3 催化剂实验结果与分析50-51
• 3.8.4 反应时间实验结果与分析51-52
• 3.8.5 制备丙烯酸钠所用溶剂对GA 产率的影响52
• 3.9 结论52-54
• 第4章 邻苯二甲酸双（二甘醇丙烯酸酯）的清洁生产新工艺54-61
• 4.1 研究简介54
• 4.2 文献资料54-56
• 4.3 实验试剂及原理56-58
• 4.4 实验结果及分析58-60
• 4.4.1 催化剂用量对反应过程的影响58-59
• 4.4.2 原料配比对反应过程的影响59
• 4.4.4 反应时间的影响59-60
• 4.5 结论60-61
• 第5章 丙烯酸羟氯丙酯的合成研究61-68
• 5.1 研究背景61
• 5.2 实验过程及结果61-67
• 5.2.1 原料配比的影响62
• 5.2.2 催化剂种类的影响62-63
• 5.2.3 反应时间的影响63-64
• 5.2.4 反应温度对实验的影响64
• 5.2.5 催化剂用量的影响64-65
• 5.2.6 阻聚剂的选择65
• 5.2.7 合成工艺的优化65-67
• 5.3 结论67-68
• 第6章 三(环氧丙基)异氰尿酸酯的合成新工艺68-74
• 6.1 研究背景68
• 6.2 文献资料68-69
• 6.3 实验及结果分析69-73
• 6.3.1 试剂与仪器69
• 6.3.2 两步法合成 TGIC 的步骤及现象69-70
• 6.3.3 反应物料配比对产率的影响70
• 6.3.4 催化剂用量对产率的影响70-71
• 6.3.5 反应时间对产率的影响71-72
• 6.3.6 反应温度对产率的影响72-73
• 6.4 结论73-74
• 结论74-76
• 参考文献76-80
• 附录 A 论文发表情况及专利80-81
• 附录 B 酸价测定81-82
• 附录 C 环氧值测定方法82-83
• 附录 D 试剂的配置83-84
• 致谢84

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