Glycidylmethacrylaat (GMA) is een monomeer met zowel acrylaat-dubbele bindingen als epoxygroepen. De acrylaat-dubbele binding is zeer reactief, kan zelfpolymerisatie ondergaan en kan ook copolymeriseren met vele andere monomeren. De epoxygroep kan reageren met hydroxyl-, amino-, carboxyl- of zuuranhydridegroepen, waardoor meer functionele groepen worden geïntroduceerd en het product meer functionaliteit krijgt. Daarom heeft GMA een extreem breed scala aan toepassingen in de organische synthese, polymeersynthese, polymeermodificatie, composietmaterialen, UV-uithardende materialen, coatings, lijmen, leer, chemische vezelpapierproductie, druk- en verfindustrie en vele andere gebieden.

Toepassing van GMA bij poedercoating

Acrylpoedercoatings vormen een grote categorie poedercoatings, die, afhankelijk van de gebruikte uithardingsmiddelen, kunnen worden onderverdeeld in hydroxylacrylharsen, carboxylacrylharsen, glycidylacrylharsen en amidoacrylharsen. Glycidylacrylhars is de meest gebruikte poedercoatinghars. Deze kan worden verwerkt tot films met uithardingsmiddelen zoals polyhydroxyzuren, polyaminen, polyolen, polyhydroxyharsen en hydroxypolyesterharsen.

Methylmethacrylaat, glycidylmethacrylaat, butylacrylaat en styreen worden doorgaans gebruikt voor vrije-radicaalpolymerisatie om acrylhars van het GMA-type te synthetiseren, waarbij dodecyldibasisch zuur als uithardingsmiddel wordt gebruikt. De aldus bereide acrylpoedercoating heeft goede eigenschappen. Bij het syntheseproces kunnen benzoylperoxide (BPO) en azobisisobutyronitril (AIBN) of mengsels daarvan als initiatoren worden gebruikt. De hoeveelheid GMA heeft een grote invloed op de prestaties van de coatingfilm. Bij een te kleine hoeveelheid is de verknopingsgraad van de hars laag, zijn er weinig uithardingsverknopingspunten, is de verknopingsdichtheid van de coatingfilm onvoldoende en is de slagvastheid van de coatingfilm slecht.

Toepassing van GMA bij polymeermodificatie

GMA kan op het polymeer geënt worden dankzij de aanwezigheid van een acrylaat-dubbele binding met een hogere activiteit. De epoxygroep in GMA kan reageren met diverse andere functionele groepen om een ​​gefunctionaliseerd polymeer te vormen. GMA kan op gemodificeerde polyolefinen geënt worden met methoden zoals enten vanuit een oplossing, enten vanuit een smelt, enten vanuit een vaste fase, enten door bestraling, enzovoort. Het kan ook gefunctionaliseerde copolymeren vormen met ethyleen, acrylaat, enzovoort. Deze gefunctionaliseerde polymeren kunnen gebruikt worden als versterkingsmiddelen om technische kunststoffen te versterken of als compatibilisatoren om de compatibiliteit van mengsystemen te verbeteren.

De initiator die vaak wordt gebruikt voor entmodificatie van polyolefinen met GMA is dicumylperoxide (DCP). Sommige onderzoekers gebruiken ook benzoylperoxide (BPO), acrylamide (AM) en 2,5-di-tert-butylperoxide. Andere initiatoren zijn oxy-2,5-dimethyl-3-hexyne (LPO) of 1,3-di-tert-butylcumeenperoxide. Van deze initiatoren heeft AM een significant effect op het verminderen van de degradatie van polypropyleen. Het enten van GMA op polyolefinen leidt tot een verandering in de polyolefinestructuur, wat op zijn beurt veranderingen teweegbrengt in de oppervlakte-, reologische, thermische en mechanische eigenschappen van het polyolefine. GMA-geënt gemodificeerd polyolefine verhoogt de polariteit van de moleculaire keten en tegelijkertijd de oppervlaktepolariteit. Daardoor neemt de contacthoek af naarmate de entingsgraad toeneemt. Door de veranderingen in de polymeerstructuur na GMA-modificatie worden ook de kristallijne en mechanische eigenschappen beïnvloed.

Toepassing van GMA bij de synthese van UV-uithardende hars

GMA kan worden gebruikt bij de synthese van UV-uithardende harsen via verschillende syntheseroutes. Een methode is om eerst een prepolymeer te verkrijgen met carboxyl- of aminogroepen in de zijketen door middel van radicale polymerisatie of condensatiepolymerisatie, en vervolgens GMA te gebruiken om met deze functionele groepen te reageren en lichtgevoelige groepen te introduceren om een ​​fotouithardende hars te verkrijgen. Bij de eerste copolymerisatie kunnen verschillende comonomeren worden gebruikt om polymeren met verschillende eindeigenschappen te verkrijgen. Feng Zongcai et al. gebruikten 1,2,4-trimellietzuuranhydride en ethyleenglycol om te reageren voor de synthese van hypervertakte polymeren, en introduceerden vervolgens lichtgevoelige groepen via GMA om uiteindelijk een fotouithardende hars met een betere alkalische oplosbaarheid te verkrijgen. Lu Tingfeng en anderen gebruikten poly-1,4-butaandioladipaat, tolueendiisocyanaat, dimethylolpropionzuur en hydroxyethylacrylaat om eerst een prepolymeer te synthetiseren met lichtgevoelige actieve dubbele bindingen, en introduceerden dit vervolgens via GMA. Meer lichtuithardende dubbele bindingen worden geneutraliseerd met triethylamine om een ​​watergedragen polyurethaanacrylaat-emulsie te verkrijgen.