El metacrilato de glicidilo (GMA) es un monómero que contiene enlaces dobles de acrilato y grupos epoxi. El enlace doble de acrilato posee alta reactividad, puede autopolimerizarse y copolimerizarse con muchos otros monómeros; el grupo epoxi puede reaccionar con grupos hidroxilo, amino, carboxilo o anhídrido ácido, introduciendo así más grupos funcionales y, por consiguiente, aportando mayor funcionalidad al producto. Por lo tanto, el GMA tiene una amplia gama de aplicaciones en síntesis orgánica, síntesis y modificación de polímeros, materiales compuestos, materiales de curado ultravioleta, recubrimientos, adhesivos, cuero, fabricación de papel de fibra química, impresión y teñido, entre otros campos.

Aplicación de GMA en recubrimientos en polvo

Los recubrimientos acrílicos en polvo constituyen una amplia categoría de recubrimientos en polvo, que se pueden clasificar en resinas acrílicas hidroxiladas, acrílicas carboxílicas, acrílicas glicidílicas y acrílicas amido, según los agentes de curado utilizados. Entre ellas, la resina acrílica glicidílica es la más empleada en recubrimientos en polvo. Se puede formar en películas con agentes de curado como ácidos polihidroxilados, poliaminas, polioles, resinas polihidroxiladas y resinas de poliéster hidroxilado.

El metacrilato de metilo, el metacrilato de glicidilo, el acrilato de butilo y el estireno se utilizan habitualmente para la polimerización por radicales libres para sintetizar resina acrílica tipo GMA, y el ácido dodecil dibásico se utiliza como agente de curado. El recubrimiento de polvo acrílico preparado tiene un buen rendimiento. El proceso de síntesis puede utilizar peróxido de benzoilo (BPO) y azobisisobutironitrilo (AIBN) o sus mezclas como iniciadores. La cantidad de GMA tiene una gran influencia en el rendimiento de la película de recubrimiento. Si la cantidad es demasiado pequeña, el grado de reticulación de la resina es bajo, los puntos de reticulación de curado son pocos, la densidad de reticulación de la película de recubrimiento es insuficiente y la resistencia al impacto de la película de recubrimiento es baja.

Aplicación de GMA en la modificación de polímeros

El GMA puede injertarse en el polímero debido a la presencia de un doble enlace acrilato con mayor reactividad, y el grupo epoxi que contiene puede reaccionar con diversos grupos funcionales para formar un polímero funcionalizado. El GMA puede injertarse en poliolefinas modificadas mediante métodos como el injerto en solución, el injerto en estado fundido, el injerto en fase sólida, el injerto por radiación, etc., y también puede formar copolímeros funcionalizados con etileno, acrilato, etc. Estos polímeros funcionalizados pueden utilizarse como agentes de refuerzo para mejorar la tenacidad de los plásticos de ingeniería o como compatibilizadores para mejorar la compatibilidad de los sistemas de mezcla.

El iniciador frecuentemente utilizado para la modificación por injerto de poliolefinas con GMA es el peróxido de dicumilo (DCP). Algunos también utilizan peróxido de benzoilo (BPO), acrilamida (AM), peróxido de 2,5-di-terc-butilo, o iniciadores como oxi-2,5-dimetil-3-hexino (LPO) o peróxido de 1,3-di-terc-butilcumeno. Entre ellos, la AM tiene un efecto significativo en la reducción de la degradación del polipropileno cuando se utiliza como iniciador. El injerto de GMA en la poliolefina produce un cambio en su estructura, lo que a su vez modifica sus propiedades superficiales, reológicas, térmicas y mecánicas. La poliolefina modificada por injerto con GMA aumenta la polaridad de la cadena molecular y, simultáneamente, la polaridad superficial. Por lo tanto, el ángulo de contacto superficial disminuye a medida que aumenta la tasa de injerto. Debido a los cambios en la estructura del polímero tras la modificación con GMA, también se ven afectadas sus propiedades cristalinas y mecánicas.

Aplicación de GMA en la síntesis de resina curable por UV

El GMA puede utilizarse en la síntesis de resinas fotocurables mediante diversas rutas sintéticas. Un método consiste en obtener primero un prepolímero con grupos carboxilo o amino en la cadena lateral mediante polimerización por radicales libres o por condensación, y luego utilizar GMA para que reaccione con estos grupos funcionales e introduzca grupos fotosensibles, obteniendo así una resina fotocurable. En la primera copolimerización, se pueden utilizar diferentes comonómeros para obtener polímeros con distintas propiedades finales. Feng Zongcai et al. utilizaron anhídrido 1,2,4-trimelítico y etilenglicol para sintetizar polímeros hiperramificados, e introdujeron grupos fotosensibles mediante GMA para obtener finalmente una resina fotocurable con mejor solubilidad alcalina. Lu Tingfeng y otros utilizaron adipato de poli-1,4-butanodiol, diisocianato de tolueno, ácido dimetilolpropiónico y acrilato de hidroxietilo para sintetizar primero un prepolímero con enlaces dobles fotosensibles activos, y luego lo introdujeron a través de GMA. Los enlaces dobles más fotocurables se neutralizan con trietilamina para obtener una emulsión de poliuretano acrilato en base acuosa.