紫外光固化环氧丙烯酸酯的改性

发布时间：2017-05-16 08:00

  本文关键词：紫外光固化环氧丙烯酸酯的改性，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：紫外（UV）光固化工艺因具有固化速度快、生产效率高、污染少、节能、固化后产物性能优异等优点被广泛应用于粘合剂、涂料以及油墨等行业。合成性能优良、黏度低的光固化预聚物，不用或少用活性稀释剂，是紫外光固化领域新的发展趋势之一。环氧丙烯酸酯（EA）是应用最为广泛的UV光固化预聚物，但黏度很大（9.2Pa·s（60℃）），使用不便，且固化后的膜很脆。对EA实施改性的化学方法，常常是通过对部分环氧树脂的主链扩链，引入柔顺性链段，以实现降低黏度、增加柔韧性的目的。本文将在人们较少关注的环氧丙烯酸酯侧链上引入柔性链段，以期达到同样的目的。具体研究内容包括以下两个方面： （1）反应型聚氨酯改性EA 首先用异佛尔酮二异氰酸酯、聚乙二醇（PEG）、丙烯酸羟乙酯合成一端是异氰酸根、一端是丙烯酸酯的聚氨酯丙烯酸酯（PUA）中间产物。然后PUA与环氧丙烯酸酯侧链上的羟基反应，根据不同的PUA:EA摩尔比，得到一系列的产物。讨论了不同PUA:EA摩尔比改性产物的黏度、紫外光固化性能、紫外光固化膜硬度、光泽度、耐磨、耐溶剂和耐化学品性质与未改性的环氧丙烯酸酯的不同。合成的一系列产物中，当用于合成PUA的PEG的分子量为1000g/mol，，且n(PUA):n(EA)=0.1:1时的改性产物综合性能最优：黏度为2.2Pa·s（60℃），相比EA9.2Pa·s（60℃），黏度下降达75%以上；紫外光固化性能与未改性前相当；改性前后的EA固化膜的光泽度、铅笔硬度及拉伸强度没有变化，而断裂伸长率由1.8%增加到5%，即改性后紫外光固化膜的韧性增加。改性后的EA固化膜的耐酸碱性和耐丙酮性与未改性前相当，吸水率无明显升高。但改性后的EA固化膜的耐乙醇和耐四氢呋喃性较差。此一方法对EA的改性基本达到预期目标。 受上述工作的启发，我们随后直接选用分子量为1200g/mol的市售烯丙醇聚氧烷基醚（聚醚F-6）和异佛尔酮二异氰酸酯进行反应，同样得到一端是异氰酸根，一端是双键的中间产物（PU），然后PU与环氧丙烯酸酯侧链上的羟基反应得到最终产物。也讨论了不同改性比例的中间产物对改性产物黏度、紫外光固化性能、紫外光固化膜硬度、光泽度、耐磨、耐溶剂和耐化学性的影响。合成的改性产物中，当n(PU):n(EA)的比例大于0.4时，PU的质量会大于EA。综合考虑，以n(PU):n(EA)=0.4:1时的改性产物较为理想：黏度为4Pa·s （60℃），相比EA9.2Pa·s（60℃），黏度下降达55%；紫外光固化性能与未改性前相当；改性后EA固化膜的铅笔硬度无变化，断裂伸长率由1.8%增大到9.3%，即改性后紫外光固化膜的韧性增加。但拉伸强度由16.1MPa降为7.6MPa，且改性后固化膜的光泽度由93降到84，耐溶剂性和耐酸碱性能都有所下降。很明显，后一改性效果较前者为差。 （2）有机硅改性EA 类似地，首先用异佛尔酮二异氰酸酯、羟基硅油、丙烯酸羟乙酯合成一端是异氰酸根、一端是双键的反应性有机硅中间产物。然后中间产物与环氧丙烯酸酯侧链上的羟基反应得到最终改性产物。随着改性用中间产物用量的增加，最终改性产物黏度逐渐增大，且所有最终改性产物的黏度都较EA大。改性产物的紫外光固化性能与未改性前相比逐渐下降，固化膜的光泽度、耐磨性也逐渐降低，固化膜的铅笔硬度和拉伸强度也都逐渐下降。但固化膜的断裂伸长率逐渐增大，即改性后紫外光固化膜的柔韧性增加。改性后固化膜耐酸性没有变化，但耐丙酮性和耐碱性有所下降。
【关键词】：紫外光固化 环氧丙烯酸酯 改性 黏度 柔韧性
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TQ316.3
【目录】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-25
• 1.1 紫外光固化技术概述10-13
• 1.1.1 紫外光固化原理10-11
• 1.1.2 紫外光固化体系组成11-12
• 1.1.3 紫外光固化体系的应用12-13
• 1.2 可紫外光固化的环氧丙烯酸酯的改性13-24
• 1.2.1 物理改性13-15
• 1.2.2 化学改性15-24
• 1.3 本课题的选题意义及内容24-25
• 第二章 反应性聚氨酯改性环氧丙烯酸酯的合成及其性能研究25-49
• 2.1 引言25
• 2.2 实验部分25-29
• 2.2.1 药品和试剂25-26
• 2.2.2 实验仪器26
• 2.2.3 环氧丙烯酸酯（EA）的合成26-27
• 2.2.4 聚氨酯丙烯酸酯（PUA）中间产物的合成27-28
• 2.2.5 聚氨酯丙烯酸酯（PUA）改性环氧丙烯酸酯（EA）的合成28
• 2.2.6 UV 固化膜的制备28-29
• 2.3 表征29-32
• 2.3.1 酸值29
• 2.3.2 异氰酸根的测定29
• 2.3.3 红外光谱29-30
• 2.3.4 黏度30
• 2.3.5 凝胶率30
• 2.3.6 铅笔硬度30
• 2.3.7 光泽度30
• 2.3.8 耐磨测试30-31
• 2.3.9 力学性能测试31
• 2.3.10 流变31
• 2.3.11 耐化学品性能测试31
• 2.3.14 吸水率测试31-32
• 2.4 PUA 改性环氧丙烯酸酯结果与讨论32-48
• 2.4.1 反应过程监测32-33
• 2.4.2 不同分子量 PEG 对改性产物黏度的影响33-34
• 2.4.3 PUA 与 EA 摩尔比对改性产物黏度的影响34-35
• 2.4.4 光引发剂的紫外吸收光谱35
• 2.4.5 光引发剂种类及浓度对固化过程的影响35-37
• 2.4.6 紫外光固化膜的铅笔硬度测试37-38
• 2.4.7 紫外光固化膜的光泽度测试38
• 2.4.8 紫外光固化膜的耐磨测试38
• 2.4.9 紫外光固化膜的力学性能测试38-39
• 2.4.10 紫外光固化膜的耐化学品性测试39-40
• 2.4.11 紫外光固化膜的吸水率测试40
• 2.4.12 PUA 改性 EA 前后性能对比40-41
• 2.4.13 PU 改性环氧丙烯酸酯41-48
• 2.5 本章小结48-49
• 第三章 反应性有机硅改性环氧丙烯酸酯的制备及其性能研究49-62
• 3.1 引言49
• 3.2 实验部分49-52
• 3.2.1 药品和试剂49-50
• 3.2.2 实验仪器50
• 3.2.3 环氧丙烯酸酯（EA）的合成50
• 3.2.4 有机硅中间产物的合成50-51
• 3.2.5 有机硅改性环氧丙烯酸酯（EA）的合成51
• 3.2.6 UV 固化膜的制备51-52
• 3.3 表征52-54
• 3.3.1 异氰酸根的测定52-53
• 3.3.2 红外光谱53
• 3.3.3 黏度53
• 3.3.4 凝胶率53
• 3.3.5 铅笔硬度53-54
• 3.3.6 光泽度54
• 3.3.7 耐磨测试54
• 3.3.8 力学性能测试54
• 3.3.9 耐化学品性能测试54
• 3.4 结果与讨论54-61
• 3.4.1 羟基硅油核磁表征54-55
• 3.4.2 反应过程监测55-56
• 3.4.3 有机硅中间产物与 EA 摩尔比对改性产物黏度的影响56-57
• 3.4.4 光引发剂种类及浓度对固化过程的影响57-59
• 3.4.5 紫外光固化膜的铅笔硬度测试59
• 3.4.6 紫外光固化膜的光泽度测试59-60
• 3.4.7 紫外光固化膜的耐磨测试60
• 3.4.8 紫外光固化膜的力学性能测试60-61
• 3.4.9 紫外光固化膜的耐化学品性能测试61
• 3.5 本章小结61-62
• 第四章 结论与展望62-64
• 4.1 结论62-63
• 4.2 展望63-64
• 参考文献64-72
• 攻读学位期间的科研成果72-73
• 致谢73-74

【参考文献】

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本文编号：370247