手機掃碼訪問本站
微信咨詢
異氰脲酸三縮水甘油酯(TGIC)是一種新型環(huán)氧樹脂，它具有優(yōu)良的耐熱性、耐候性、粘接性以及高溫電性能，對酸、堿及其他化學(xué)品穩(wěn)定性高，具有特別優(yōu)良的交聯(lián)固化性能。是含羧基官能團基料最重要的固化劑之一，尤其適用于粉末涂料羧酸聚酯的固化劑。
目前，TGIC的主要生產(chǎn)工藝流程為，將ECH(環(huán)氧氯丙烷)和CA(異氰脲酸)按一定配比加入反應(yīng)器中，在酯化催化劑的作用下進行合成反應(yīng)得到合成產(chǎn)物1，3，5-三異氰脲酸酯，將該合成產(chǎn)物與NaOH反應(yīng)得到環(huán)化的TGIC粗制液，然后將TGIC粗制液過濾除渣，接著再將濾得的環(huán)化母液經(jīng)過洗滌、蒸餾、結(jié)晶、分離、烘干等步驟，即得最終的TGIC產(chǎn)品。
經(jīng)試驗分析表明，TGIC是綜合物化性能均非常優(yōu)異的固化劑，耐候性羧基聚酯粉末涂料通過TGIC固化后能抗日曬雨淋，從而有效避免涂膜的粉化或老化，因此TGIC在國內(nèi)外粉末涂料行業(yè)占有十分重要的位置。TGIC對于呼吸和進食均有劇毒性。它對眼部有刺激性，對皮膚和鼻子有輕微的刺激性。
純TGIC和TGIC型粉末涂料對某些人群的皮膚有著過敏性，重則出疹。目前中國是TGIC生產(chǎn)的大國，但由于其致癌性，隨著環(huán)保法規(guī)的逐漸規(guī)范，在歐洲和澳大利亞，TGIC在粉末涂料中也被限制使用?？梢灶A(yù)期中國也將如此。由于如阻燃、印刷電路板以及光學(xué)功能等的研究和應(yīng)用還很少，所以其高端市場還是為Nissan和Vantico等公司所占據(jù)。
聚酯-TGIC粉末涂料是已經(jīng)商業(yè)化的聚酯粉末涂。在這種粉末涂料中，添加了低相對分子質(zhì)量的縮水甘油基或環(huán)氧基官能團固化劑用以與聚酯中羥基反應(yīng)。這樣，聚酯在粉末涂料中占了很高的比例，因而聚酯-TGIC粉末涂料具有優(yōu)良的耐候性和耐腐蝕性。然而，聚酯-TGIC粉末涂料的耐溶劑性和耐化學(xué)品性不夠理想。聚酯樹脂與TGIC的反應(yīng)如圖所示：
TGIC的穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)和TGIC的三官能團能使涂膜形成穩(wěn)定的立體結(jié)構(gòu)，從而具有良好的柔韌性和耐候性。聚酯一TGIC粉末涂料具有良好的附著性、耐腐蝕性及戶外耐久性。固化溫度低于聚氨酯一聚酯粉末涂料，固化周期也較聚氨酯一聚酯粉末涂料短。另外，聚酯一TGIC粉末涂層厚而堅韌，并具有良好的邊緣覆蓋率。因此，可應(yīng)用于尖銳邊緣或轉(zhuǎn)角存在的場合，如汽車輪轂、空調(diào)、草坪家具和柜式空調(diào)。
以三(環(huán)氧丙基)異氰脲酸酯作為樹脂基體，經(jīng)丙烯酸加成酯化，得到了三官能團環(huán)氧丙基異氰脲酸丙烯酸酯(TGICA)。研究了催化劑種類、原料配比、阻聚劑種類、酯化溫度及反應(yīng)時間對產(chǎn)物性能的影響。
結(jié)果表明：合成TGICA的最優(yōu)化條件為：n(TGIC)：n(AA)：1：2179，催化劑為Ⅳ，Ⅳ一二甲基苯胺，阻聚劑為2，6一二叔丁基對甲酚，反應(yīng)溫(105±2)℃，反應(yīng)時間3 h。丙烯酸的轉(zhuǎn)化率可達到99.17％。應(yīng)用研究表明TGICA是一種性能優(yōu)異，價格低廉且合成方法簡單的紫外光固化涂料成膜樹脂。
配以不同的單體及光敏劑，得到了不同用途的UV涂料，經(jīng)紫外光固化后，得到了性能優(yōu)異的涂膜。能用于凹印紙張上光uV涂料、金屬罩光uV涂料等。涂膜具有固化響應(yīng)快、防污性能好、涂膜硬等優(yōu)點。
以苯酚、二甲苯甲醛樹脂(XF)和TGIC為原料，經(jīng)兩步反應(yīng)合成了一種新型含氮阻燃環(huán)氧樹脂。采用GPC監(jiān)測反應(yīng)過程和轉(zhuǎn)化率、IR和H NMR表征了該樹脂的結(jié)構(gòu)。通過對該兩步反應(yīng)的研究，確定了苯酚改性二甲苯甲醛樹脂(PXF)的最佳合成工藝，在堿性條件下PXF樹脂與TGIC進行開環(huán)反應(yīng)，制得了TGIC轉(zhuǎn)化率85％以上的含氮環(huán)氧樹脂。將TGIC引入到PXF分子鏈中，有望制得一種阻性能、電氣性能和機械性能都好，而且綠色環(huán)保的新型含氮阻燃環(huán)氧樹脂。
由于TGIC的含氮量(14％)很高，所以具有一定的自熄性和耐電弧性。TGIC主要用作電氣層壓板、電子電氣器件用絕緣涂料、半導(dǎo)體封裝材料等成型材料，阻燃性塑料及復(fù)合材料的阻燃劑等也是阻燃覆銅板的主要品種之一。將TGIC與丙烯酸樹脂配合，可以制成一種水溶性壓敏粘合劑，此粘合劑可用于無紡布，塑膠帶及紙帶上，其粘結(jié)力、耐水性和耐熱性可大大提升。
阻焊油墨是印制線路板(PCB)最常用的化學(xué)品之一，在PCB上除焊點外，其他部分板面均需覆蓋一層阻焊油墨作為永久性保護涂層有選擇性地掩蔽導(dǎo)線圖形不受損傷，防止因為焊錫搭線造成短路，增加絕緣度，防止電路腐蝕斷線；同時阻焊油墨具有優(yōu)異的電氣性能、耐熱、耐化學(xué)品、防潮、防鹽霧的性能和物理機械性能，以保證PCB在制作、運輸、貯存、使用上的安全性和電性能不變性，并對PCB起到美觀作用。
摩托羅拉公司以TGIC和堿性鋅基硼硅玻璃等為組合物應(yīng)用在半導(dǎo)體器件上。其主要成模物是TGIC，其折光率為1.52，選擇折光率與其差不多的堿性鋅基硼硅玻璃為填料，并以酸酐為固化劑。在這種器件上允許50％的400-900 nm的光信號直接穿過封裝材料，并且封裝材料的折光率為1.50～1.58，并可將光學(xué)信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。這種器件可作光學(xué)隔離器、光學(xué)連接器和光學(xué)顯示器等，可在-40～130℃的環(huán)境下工作。
方法1：一種異氰尿酸三縮水甘油酯的制備方法，其步驟如下：
a)收集環(huán)化的異氰尿酸三縮水甘油酯粗制液，靜置分層，取下層的環(huán)化母液，異氰尿酸三縮水甘油酯粗制液是直接采用現(xiàn)有技術(shù)制備得到，即采用ECH、CA、酯化催化劑以及NaOH溶液作為原料依次進行合成、環(huán)化反應(yīng)后再濾去固鹽廢渣得到，如圖所示；
b)將環(huán)化母液置于55-100℃的條件下減壓蒸餾2.4-3.5h，去除餾出液，得到蒸餾產(chǎn)物，所述的減壓蒸餾至少分兩個階段進行，第一階段的蒸餾溫度低于第二階段的蒸餾溫度；
c)向蒸餾產(chǎn)物中加入純度在99.0％以上的乙醇，然后置于冷浴裝置中，在攪拌條件下冷卻至6-10℃，真空抽濾、干燥，即得異氰尿酸三縮水甘油酯，所述乙醇的質(zhì)量添加量是環(huán)化母液的55％-65％。
方法2：一種異氰尿酸三縮水甘油酯的新的制備方法，技術(shù)方案是：以氰酸鈉為原料，通過取代和縮合反應(yīng)制備出異氰尿酸三縮水甘油酯，
具體包括如下步驟，按比例將氰酸鈉、環(huán)氧氯丙烷、芐溴類有機物催化劑、30%雙氧水、極性溶劑一次性混合到反應(yīng)器中，室溫下攪拌10分鐘后加熱控溫在70-90℃，并回流反應(yīng)3-5小時后經(jīng)過后處理得到異氰尿酸三縮水甘油酯；其中，氰酸鈉65重量份、環(huán)氧氯丙烷90-120重量份、芐溴類有機物催化劑3-6重量份、30%雙氧水2-5重量份、極性溶劑90-120重量份。
反應(yīng)原理：芐溴類有機物與環(huán)氧氯丙烷發(fā)生置換反應(yīng)，生成環(huán)氧溴丙烷；環(huán)氧溴丙烷與氰酸鈉反應(yīng)脫去一個溴化鈉，由于溴化鈉微溶于極性溶劑導(dǎo)致慢慢析出，整個反應(yīng)化學(xué)平衡向脫去反應(yīng)的產(chǎn)物移動，直至化學(xué)平衡，反應(yīng)式如下：
由于脫去反應(yīng)的產(chǎn)物異氰酸根在60℃以上環(huán)境中不穩(wěn)定，容易發(fā)生三脫水縮合反應(yīng)生成穩(wěn)定的異氰尿酸三縮水甘油酯，由于環(huán)氧基團容易被還原開環(huán)，少量的過氧化氫在極性溶劑環(huán)境可以使得環(huán)氧基團較穩(wěn)定的存在，反應(yīng)式如下：
[1] 黃俊峰. 異氰脲酸三縮水甘油酯的合成及應(yīng)用[J]. 涂料工業(yè), 2009, 39(7): 68-71.
[2] 洪昭雷；王建坤.異氰尿酸三縮水甘油酯的制備方法. CN201410386898.0，申請日20140807
[3] 胥松；彭敏；吉換裝.一種異氰尿酸三縮水甘油酯的制備方法.CN201611157829.8，申請日20161215