甲基丙烯酸缩水甘油酯(简称GMA)是一种非常重要的多功能单体。它的分子结构中同时包含一个高活性的碳碳双键和一个环氧基团,这种独特的结构决定了它在各个领域的广泛应用。
其核心用途可以分为两大类:作为反应性单体参与共聚 和 作为交联剂或改性剂。
以下是GMA的主要用途,按领域详细说明:
这是GMA最大的应用市场。它被广泛用于制备各种高性能树脂。
粉末涂料: GMA是制造户外高性能(耐候性)粉末涂料用丙烯酸树脂的关键单体。其分子中的环氧基团在烘烤固化时能与羧基发生反应,形成致密的交联网络,使涂层具有优异的耐候性、抗黄变、耐化学腐蚀性和机械强度。常用于家电、建材、汽车铝轮毂等。
水性涂料: 用于合成水性环氧-丙烯酸杂化树脂,结合了环氧树脂的附着力、耐腐蚀性和丙烯酸树脂的耐候性、保光性。
UV固化涂料与油墨: GMA可以作为活性稀释剂和改性单体。其碳碳双键参与UV引发的自由基聚合,而环氧基团则可以提供附着力、硬度和耐化学性。
结构胶和反应性热熔胶: GMA的环氧基团能与多种基材(如金属、玻璃、塑料)表面形成牢固的化学键,从而提供极高的粘接强度。它常被用于汽车、航空航天和电子行业的高要求粘接。
压敏胶: 通过共聚引入GMA,可以改善压敏胶的内聚强度、耐热性和抗蠕变性。
高分子合金的相容剂: 在将两种不相容的聚合物(如聚丙烯PP和聚酰胺PA)共混时,加入GMA的共聚物(如PP-g-GMA)可以作为“桥梁”。其环氧基团能与PA的端氨基反应,原位生成接枝共聚物,极大地改善两相界面的相容性,提高合金材料的力学性能。
玻璃纤维增强塑料: 在热塑性复合材料(如PP、PA)中加入GMA改性的聚合物,可以显著提高塑料基体与玻璃纤维的界面结合力,从而使材料的强度、刚度和耐冲击性得到全面提升。
GMA是生产大孔吸附树脂和离子交换树脂的重要单体。
制备过程: 首先将GMA与二乙烯基苯(DVB)等交联剂共聚,得到带有环氧基团的聚合物骨架(通常为小球状)。
功能化: 这个环氧基团非常活泼,可以方便地与各种含有氨基、磺酸基、磷酸基的化合物反应,从而引入不同的官能团,制备出强酸型、弱酸型、强碱型、弱碱型离子交换树脂,或者具有特定选择性的螯合树脂。这些树脂广泛应用于水处理、贵金属回收、制药和食品工业。
织物整理剂: GMA的共聚物可用于棉、涤纶等织物的耐久压烫(DP)、防皱和防水整理。其环氧基团能与纤维素的羟基反应,形成共价键,使整理效果更持久。
无纺布粘合剂: 用作粘合剂成分,提高产品的强度和耐久性。
色谱填料: 以GMA-DVB共聚物微球为基质的色谱填料,其表面的环氧基团可以被衍生化,键合上各种配基(如C18链、离子交换基团、亲和配体等),用于高效液相色谱(HPLC)分离蛋白质、多肽和核酸。
酶和细胞固定化载体: 利用环氧基团能与蛋白质(酶)的氨基、巯基等基团反应的特点,将酶或整个细胞固定在GMA基聚合物微球上,用于生物催化反应和生物传感器。
牙科材料: 作为复合树脂的成分之一,提高材料的机械性能和耐久性。
甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)的核心价值在于其双官能团特性,使其成为一个强大的“化学桥梁”。它既能通过双键参与自由基聚合形成高分子主链,又能通过环氧基团进行后续的化学反应,从而为材料引入交联结构、增强附着力、改善相容性或赋予特定的化学功能。因此,它被誉为制备高性能聚合物和功能材料的关键中间体。
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张经理