簡述
季戊四醇三丙烯酸酯(PET3A)，也被稱為純單體Pentaerythritol triacrylate，是一種常見的多官能團(tuán)丙烯酸酯類化合物。其化學(xué)式為C14H18O7，分子量為298，表現(xiàn)為無色透明液體，具有低粘度和良好的可溶性。季戊四醇三丙烯酸酯具有良好的耐熱性、耐化學(xué)性和耐光性，常溫下比較穩(wěn)定，能夠與其他單體有效地共聚。具體過程為：利用季戊四醇三丙烯酸酯和聚乙二醇二丙烯酸酯中的碳碳雙鍵與多巴胺中胺基上的活潑氫進(jìn)行邁克爾加成反應(yīng)實現(xiàn)聚合。本發(fā)明制備方法簡單，材料來源廣泛，生產(chǎn)效率高，引入了超支化聚合物的結(jié)構(gòu)，并且多巴胺帶來粘附性，為制備導(dǎo)電粘合劑提供聚合物母體[1]。
應(yīng)用
季戊四醇三丙烯酸酯具有多個丙烯酸酯官能團(tuán)，這使得它在聚合反應(yīng)中具有良好的交聯(lián)性能。它可以通過自由基聚合反應(yīng)進(jìn)行聚合，形成交聯(lián)聚合物網(wǎng)絡(luò)。這種聚合物網(wǎng)絡(luò)具有優(yōu)異的物理性能，如高強(qiáng)度、耐磨性、耐化學(xué)性等，因此被廣泛應(yīng)用于涂料、油墨、膠黏劑等領(lǐng)域。下面是季戊四醇三丙烯酸酯作為活性單體的一些應(yīng)用實例介紹：
利用多官能度活性稀釋劑，將具有3個碳碳雙鍵的季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)引入到自乳化型紫外光(UV)固化蓖麻油改性的水性聚氨酯丙烯酸酯(WPUA)乳液中，增加體系的交聯(lián)密度，可以提高漆膜的力學(xué)性能，固化效率和硬度等，解決蓖麻油改性的WPUA木器涂料固化時間長，漆膜機(jī)械性能欠佳，乳液儲存穩(wěn)定性不良等缺點。研究表明：隨著PETA添加量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))從2.3%增加至4.6%，水性聚氨酯丙烯酸酯乳液粒徑變化范圍為39.7～132.5 nm，乳液粒徑分散指數(shù)(PDI)變化范圍為0.072～0.289。隨著PETA添加量的增加，涂膜質(zhì)量損失率逐漸減小，而涂膜力學(xué)性能，硬度，耐水及耐化學(xué)品性能均逐漸增加。當(dāng)PETA添加量為4.6%時，涂膜的拉伸強(qiáng)度最大為7.45 MPa，彈性模量最高為113.61 MPa，斷裂伸長率最小為6.23%，涂膜硬度最高4H，光澤度最高為57.2，耐化學(xué)品，耐水性能最優(yōu)；儲存穩(wěn)定性較佳，但是附著力由0級降至2級。因此，多官能度活性稀釋劑PETA的引入對蓖麻油改性水性聚氨酯丙烯酸酯木器漆膜在力學(xué)性能，硬度，耐水及耐化學(xué)品等方面的性能優(yōu)化可起到關(guān)鍵作用[2]。
以異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)，新戊二醇(NPG)和季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)等為主要原料，采用溶液聚合法合成PUA(聚氨酯丙烯酸酯)低聚物；然后以此為基體樹脂，通過探討低聚物，活性稀釋劑，光引發(fā)劑和助劑含量等對涂膜性能的影響，優(yōu)選出制備UV(紫外光)固化PUA涂料的最佳工藝條件。研究結(jié)果表明：當(dāng)w(PUA低聚物)=57%，w(活性稀釋劑)=35%和w(光引發(fā)劑)=6%(均相對于涂料質(zhì)量而言)時，該涂料具有相對較好的綜合性能，其UV輻照50 s后即可固化，相應(yīng)膠膜的硬度為3H，柔韌性為3 mm，附著力為1級且具有較高的耐熱性[3]。
以松節(jié)油為原料合成萜烯基不飽和聚酯，將合成的不飽和聚酯與異氟爾酮二異氰酸酯(IPDI)反應(yīng)，并以2,2-二羥甲基丙酸(DMPA)為親水中間體，季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)為封端劑，三乙胺為中和劑可以合成水性萜烯基聚氨酯丙烯酸酯(WTPUA)。采用傅里葉紅外光譜儀(FT-IR)和熱分析儀(TGA)對預(yù)聚物及涂膜進(jìn)行表征，考察固化方式，光固化因素和熱固化因素對涂膜性能的影響。結(jié)果表明：選擇1-羥基環(huán)己基苯甲酮(Irgacure 184)作為光引發(fā)劑，用量為配方總質(zhì)量的4%，固化機(jī)的履帶速率為18 m/min，3次輻射過機(jī)進(jìn)行光固化。Bayhydur305為水性固化劑，且n(-NCO)/n(-OH)=1.1，熱固化溫度為80℃，熱固化150 min。光-熱雙固化涂膜的硬度，附著力，抗沖擊性，拉伸強(qiáng)度均較光固化和熱-光雙固化的好[4]。
由于PET3A具有多個丙烯酸酯官能團(tuán)，它還可以作為功能化試劑在化學(xué)合成中發(fā)揮重要作用。該物質(zhì)不僅可以與其他官能團(tuán)化合物發(fā)生反應(yīng)，引入丙烯酸酯基團(tuán)，從而改變化合物的性質(zhì)和功能；還可作為活性稀釋劑，參與輻射固化過程。這使得季戊四醇三丙烯酸酯在有機(jī)合成中被廣泛應(yīng)用，用于合成具有特定性質(zhì)和用途的化合物。
制備
酰氯法可以合成季戊四醇三丙烯酸酯，該法原理簡單，易操作，產(chǎn)品收率大于96%，純度大于97%，反應(yīng)過程溫度低，不需使用阻聚劑，大大簡化了后處理工藝[5]。
除此之外，將季戊四醇，丙烯酸，催化劑，阻聚劑以及溶劑放入反應(yīng)釜中經(jīng)充分混合攪拌形成混合液；打開反應(yīng)釜蒸汽閥門緩慢加熱，使溫度控制在70-90℃并在此溫度維持20-40分鐘反應(yīng)；繼續(xù)加熱混合液，待溫度上升到80-115℃時回流反應(yīng)3-5h，反應(yīng)結(jié)束；向混合液中加入純堿水溶液以及氯化鈉水溶液，洗滌取上層有機(jī)相；將上層有機(jī)相脫去溶劑；壓濾即得成品。本方法的工藝簡單，質(zhì)量好，收縮率及色度低，活性和柔韌性較好，生成副產(chǎn)物及廢水量較少，收率高[6]。
參考文獻(xiàn)
[1]王瑋,梁爽,劉文廣,等.基于季戊四醇三丙烯酸酯的聚合物及其制備方法:CN201610839124.8[P].CN107840958A.
[2]蔡兆宇,朱昊鑫,王鵬,等.UV固化蓖麻油改性水性聚氨酯丙烯酸酯木器涂料的性能優(yōu)化[J].林業(yè)科技開發(fā), 2020, 005(003):89-95.
[3]何明俊,胡孝勇,柯勇.UV固化聚氨酯丙烯酸酯涂料的合成及性能研究[J].中國膠粘劑, 2017, 26(5):4.DOI:10.13416/j.ca.2017.05.013.
[4]徐海波,謝暉,黃莉,等.光-熱雙固化水性聚氨酯丙烯酸酯的涂膜性能[J].南京工業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）, 2016, 038(001):39-44.
[5]夏澤斌.酰氯法合成季戊四醇三丙烯酸酯[J].化學(xué)工程師, 1994(6):2.DOI:CNKI:SUN:HXGC.0.1994-06-000.
[6]牟國光.季戊四醇三丙烯酸酯的制備方法:CN
200710151070[P].CN 101462953 A.