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微反应器中新型UV固化活性单体的合成研究
文 献 综 述
第一章 研究背景
1.1微反应技术
随着化工过程的发展微化工系统的出现有着重要意义，其中微反应器是重要核心之一。以微结构反应器为基础的微化工技术是涉及物理、化学、化工、生物、材料、微电子以及微机械加工等诸多领域的多学科交叉技术。微反应器一般是指通过微加工技术和精密加工技术制造的带有微结构的反应设备，内部结构定义在微小尺寸范围，但现在没有界定明确的尺寸上限和下限，其中包括混合器、吸收器、蒸发器、萃取器等微加工器件。但目前对于微反应器的研究仍处于起步阶段，目前的微反应器还不能完全适用于所有的反应过程。在微反应器内基本上不存在搅拌桨等动力输入设备，因此在微反应器内液滴或者气泡的破碎、聚并规律也主要取决于流体自身黏性力、惯性力和界面张力的作用。研究表明，微反应器内相间体积传质系数可以达到传统设备的10~1000倍，相间体积传热系数也可以达到传统设备的10~50倍。同时微反应器有着良好的安全性和可控性。微化工过程强化技术具有设备小型化与过程集成化的特点。微结构反应器使用连续操作的模式,在流动状态上微反应器内的流动较为接近平推流,反应器内的轴向扩散作用被极大地削弱,这使得反应时间可以得到精确的控制。微结构反应器非常适合进行液液两相强放热反应,微分散的乳液在微反应器内能够有效强化相间传热、传质过程,微反应器内新的液滴呈现的快速内循环作用使传递过程得到强化。使用微反应器还可以通过并行放大的方式来增加产量，非常适合用于从实验室到生产过程优化，可以极大地节省反应时间和研发成本。但目前对于微尺度下流体间传质、传热规律的认识还并不完善，新型的微反应器还有待开发，特别是在微反应器的放大规律研究和工业化研究上还需要大力加强。
1.2紫外光固化
UV固化技术是一种环境友好型的光固化技术。紫外光固化是需要根据光引发剂产生的自由基或者阳离子从而引发聚合、交联反应通过不饱和双键进行，在UV辐射下，液态UV材料中的光引发剂被激发，产生自由基或阳离子，引发材料中带不饱和双键的化合物（聚合物、预聚物和单体）发生聚合反应，交联成网状固化膜。UV 自由基固化基本原理如图1所示[14]。UV固化技术在今后的发展中应注意氧的阻抑、紫外光的穿透能力和树脂的活性的问题。
图1-1 UV固化原理图
第二章 单体的研究现状
单体除了在UV固化体系中起到稀释作用，本身的官能结构也构成了固化膜的一个重要部分，因此对成膜性质发生着不可忽略的影响。单体按其每个分子所含反应性基团的多少，可以分为单官能单体、双官能单体和多官能单体。
2.1单官能单体
单官能单体每个分子仅含一个可参与固化反应的基团,一般具有转化率高、体积收缩率低、粘度低、稀释能力强、交联密度低等特性。在辐射固化体系中,单官能单体除了调节体系的钻度外,还影响到整个体系的反应活性,多官能度单体反应活性比较高,若一味追求过高的反应速度,则涂膜有起皱的状况,为了缓解这一现状,适当添加部分的单官能单体。单官能度单体反应基团含量低，这显然会降低辐射固化的反应速度。由于单官能度单体只有一个光活性基团,辐射固化过程中不会产生交联点,导致交联密度下降,起到增塑作用。随着单官能单体含量逐渐加大，涂膜的硬度呈下降趋势。此外，实验表明，添加单官能的单体可明显提高对底材的附着力。就单官能单体而言，随着单官能单体的增加，交联密度下降，耐化学性也相应随着下降。典型的单官能团的活性稀释剂有苯乙烯（St）、乙烯基吡咯烷酮（NVP）、醋酸乙烯酯（VA）、丙烯酸丁酯（BA）、丙烯酸异辛酯（EHA）、（甲基）丙烯酸羟基酯（HEA、HEMA、HPA）等。
其中甲基丙烯酸羟乙酯的催化合成方法在国内外资料中都有介绍。目前，国内外主流的技术比较成熟的甲基丙稀酸羟乙酯的催化合成方法主要有酯交换法和加成法，其中加成法工业应用更加广泛。
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