グリシジルメタクリレート（GMA）は、アクリレート二重結合とエポキシ基の両方を有するモノマーです。アクリレート二重結合は反応性が高く、自己重合反応を起こすだけでなく、他の多くのモノマーとの共重合も可能です。エポキシ基は、水酸基、アミノ基、カルボキシル基、酸無水物と反応することで、より多くの官能基を導入し、製品にさらなる機能性をもたらします。そのため、GMAは有機合成、ポリマー合成、ポリマー改質、複合材料、紫外線硬化材料、コーティング、接着剤、皮革、化学繊維製紙、印刷・染色など、非常に幅広い分野で応用されています。

粉体塗装におけるGMAの応用

アクリル粉体塗料は粉体塗料の大きなカテゴリーであり、使用される硬化剤の違いにより、ヒドロキシアクリル樹脂、カルボキシアクリル樹脂、グリシジルアクリル樹脂、アミドアクリル樹脂に分類されます。その中でも、グリシジルアクリル樹脂は最も多く使用されている粉体塗料樹脂です。グリシジルアクリル樹脂は、多価ヒドロキシ酸、ポリアミン、ポリオール、ポリヒドロキシ樹脂、ヒドロキシポリエステル樹脂などの硬化剤を用いて塗膜を形成することができます。

GMA型アクリル樹脂は、通常、メチルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、ブチルアクリレート、スチレンなどのラジカル重合反応を用いて合成され、硬化剤としてドデシル二塩基酸が用いられる。得られたアクリル粉体塗料は良好な性能を有する。合成プロセスでは、過酸化ベンゾイル（BPO）、アゾビスイソブチロニトリル（AIBN）、またはそれらの混合物を開始剤として使用することができる。GMAの量は塗膜の性能に大きな影響を与える。量が少なすぎると、樹脂の架橋度が低く、硬化架橋点が少なく、塗膜の架橋密度が不十分になり、塗膜の耐衝撃性が低下する。

ポリマー改質におけるGMAの応用

GMAは、高活性のアクリレート二重結合を有するため、ポリマーにグラフト化することができ、GMAに含まれるエポキシ基は他の様々な官能基と反応して官能化ポリマーを形成します。GMAは、溶液グラフト化、溶融グラフト化、固相グラフト化、放射線グラフト化などの方法によって改質ポリオレフィンにグラフト化することができ、エチレン、アクリレートなどと官能化共重合体を形成することもできます。これらの官能化ポリマーは、エンジニアリングプラスチックを強化するための強化剤として、またはブレンドシステムの相溶性を向上させるための相溶化剤として使用できます。

GMAによるポリオレフィンのグラフト改質によく用いられる開始剤は、ジクミルパーオキサイド（DCP）です。また、ベンゾイルパーオキサイド（BPO）、アクリルアミド（AM）、2,5-ジ-tert-ブチルパーオキサイドを使用する人もいます。オキシ-2,5-ジメチル-3-ヘキシン（LPO）や1,3-ジ-tert-ブチルクメンパーオキサイドなどの開始剤。その中でも、AMは開始剤として使用するとポリプロピレンの劣化を低減する上で大きな効果があります。ポリオレフィンへのGMAのグラフトは、ポリオレフィンの構造変化を招き、ポリオレフィンの表面特性、レオロジー特性、熱特性、機械的特性の変化を引き起こします。GMAグラフト改質ポリオレフィンは、分子鎖の極性を高めると同時に表面極性も高めます。そのため、グラフト率の増加に伴い表面接触角は減少します。GMA改質後のポリマー構造の変化により、結晶特性や機械的特性にも影響を与えます。

UV硬化樹脂の合成におけるGMAの応用

GMAは、様々な合成経路を通じてUV硬化性樹脂の合成に用いられる。一つの方法は、まずラジカル重合または縮合重合により側鎖にカルボキシル基またはアミノ基を有するプレポリマーを得、次にGMAを用いてこれらの官能基と反応させ、感光性基を導入して光硬化性樹脂を得る方法である。最初の共重合において、異なるコモノマーを用いることで、異なる最終特性を持つポリマーを得ることができる。Feng Zongcaiらは、1,2,4-トリメリット酸無水物とエチレングリコールを反応させてハイパーブランチポリマーを合成し、その後GMAを介して感光性基を導入することで、最終的にアルカリ溶解性に優れた光硬化性樹脂を得た。 Lu Tingfengらは、ポリ1,4-ブタンジオールアジペート、トルエンジイソシアネート、ジメチロールプロピオン酸、ヒドロキシエチルアクリレートを用いて、まず感光性活性二重結合を持つプレポリマーを合成し、その後GMAを通して導入し、さらに光硬化性二重結合をトリエチルアミンで中和して水性ポリウレタンアクリレートエマルジョンを得た。