Metakrylan glicydylu (GMA) to monomer zawierający zarówno akrylanowe wiązania podwójne, jak i grupy epoksydowe. Wiązanie podwójne akrylanowe charakteryzuje się wysoką reaktywnością, może ulegać reakcji samopolimeryzacji, a także kopolimeryzować z wieloma innymi monomerami; grupa epoksydowa może reagować z grupą hydroksylową, aminową, karboksylową lub bezwodnikiem kwasowym, wprowadzając więcej grup funkcyjnych i zwiększając tym samym funkcjonalność produktu. Dlatego GMA ma niezwykle szeroki zakres zastosowań w syntezie organicznej, syntezie polimerów, modyfikacji polimerów, materiałach kompozytowych, materiałach utwardzanych ultrafioletem, powłokach, klejach, skórze, papiernictwie z włókien chemicznych, drukarstwie i farbiarstwie oraz w wielu innych dziedzinach.

Zastosowanie GMA w lakiernictwie proszkowym

Akrylowe powłoki proszkowe to obszerna kategoria powłok proszkowych, które w zależności od zastosowanych utwardzaczy można podzielić na żywice hydroksyakrylowe, karboksyakrylowe, glicydylowe i amidowe. Spośród nich żywica glicydylowa jest najczęściej stosowaną żywicą do powłok proszkowych. Można ją formować w folie za pomocą utwardzaczy, takich jak wielowodorotlenowe kwasy hydroksylowe, poliaminy, poliole, żywice polihydroksylowe i żywice hydroksypoliestrowe.

Metakrylan metylu, metakrylan glicydylu, akrylan butylu i styren są zazwyczaj stosowane do polimeryzacji wolnorodnikowej w celu syntezy żywicy akrylowej typu GMA, a kwas dodecylodwuzasadowy jest stosowany jako utwardzacz. Przygotowana powłoka proszkowa akrylowa charakteryzuje się dobrą wydajnością. W procesie syntezy można wykorzystać nadtlenek benzoilu (BPO) i azobisizobutyronitryl (AIBN) lub ich mieszaniny jako inicjatory. Ilość GMA ma duży wpływ na wydajność powłoki. Zbyt mała ilość powoduje niski stopień usieciowania żywicy, niewielką liczbę punktów sieciowania utwardzania, niewystarczającą gęstość usieciowania powłoki i niską udarność powłoki.

Zastosowanie GMA w modyfikacji polimerów

GMA można szczepić na polimer dzięki obecności podwójnego wiązania akrylanowego o wyższej aktywności, a grupa epoksydowa zawarta w GMA może reagować z różnymi innymi grupami funkcyjnymi, tworząc funkcjonalizowany polimer. GMA można szczepić na modyfikowanej poliolefinie metodami takimi jak szczepienie w roztworze, szczepienie w stopie, szczepienie w fazie stałej, szczepienie radiacyjne itp., a także tworzyć funkcjonalizowane kopolimery z etylenem, akrylanem itp. Te funkcjonalizowane polimery mogą być stosowane jako środki wzmacniające do utwardzania tworzyw konstrukcyjnych lub jako kompatybilizatory poprawiające kompatybilność systemów mieszanych.

Inicjatorem często stosowanym do modyfikacji szczepienia poliolefin metodą GMA jest nadtlenek dikumylu (DCP). Niektórzy używają również nadtlenku benzoilu (BPO), akrylamidu (AM), nadtlenku 2,5-di-tert-butylu. Inicjatory takie jak oksy-2,5-dimetylo-3-heksyn (LPO) lub nadtlenek 1,3-di-tert-butylu kumenu. Spośród nich AM ma znaczący wpływ na zmniejszenie degradacji polipropylenu, gdy jest stosowany jako inicjator. Szczepienie GMA na poliolefinie doprowadzi do zmiany struktury poliolefiny, co spowoduje zmianę właściwości powierzchniowych poliolefiny, właściwości reologicznych, właściwości termicznych i właściwości mechanicznych. Poliolefina modyfikowana szczepieniem GMA zwiększa polarność łańcucha cząsteczkowego i jednocześnie zwiększa polarność powierzchni. Dlatego kąt zwilżania powierzchni zmniejsza się wraz ze wzrostem szybkości szczepienia. Zmiany w strukturze polimeru, które zachodzą po modyfikacji GMA, wpływają również na jego właściwości krystaliczne i mechaniczne.

Zastosowanie GMA w syntezie żywic utwardzanych promieniowaniem UV

GMA może być stosowana w syntezie żywic utwardzalnych promieniowaniem UV na wiele różnych sposobów. Jedną z metod jest uzyskanie prepolimeru zawierającego grupy karboksylowe lub aminowe w łańcuchu bocznym poprzez polimeryzację rodnikową lub kondensacyjną, a następnie zastosowanie GMA do reakcji z tymi grupami funkcyjnymi w celu wprowadzenia grup światłoczułych i uzyskania żywicy fotoutwardzalnej. W pierwszej kopolimeryzacji można zastosować różne komonomery, aby uzyskać polimery o różnych właściwościach końcowych. Feng Zongcai i in. zastosowali bezwodnik 1,2,4-trimelitynowy i glikol etylenowy do reakcji w celu syntezy polimerów hiperrozgałęzionych, a następnie wprowadzili grupy światłoczułe poprzez GMA, aby ostatecznie uzyskać żywicę fotoutwardzalną o lepszej rozpuszczalności w alkaliach. Lu Tingfeng i inni wykorzystali adypinian poli-1,4-butanodiolu, diizocyjanian toluenu, kwas dimetylolopropionowy i akrylan hydroksyetylu do syntezy prepolimeru z aktywnymi wiązaniami podwójnymi, a następnie wprowadzili go za pomocą GMA. Więcej utwardzalnych światłem wiązań podwójnych neutralizowano trietyloaminą, uzyskując w ten sposób emulsję akrylanu poliuretanowego w roztworze wodnym.