稀土铽配合物改性UV固化涂料的制备与性能研究

发布时间：2020-06-17 18:21

【摘要】：UV光固化技术具有高效、节能、经济、环境友好等特点,广泛应用于涂料、油墨、胶黏剂、3D打印、光刻胶等微电子领域。稀土元素具有优异的光、电、磁等特性,将稀土配合物引入到光固化涂料中,可以获得稀土高分子复合材料,使其同时具备稀土材料和高分子材料的优良特性。本论文的研究工作主要包含两大部分:稀土配合物的合成和稀土配合物复合光固化涂料的制备。本文选择荧光性能良好的稀土铽离子与有机羧酸配位,分别合成三种稀土配合物,并对这些配合物进行结构表征以及性能测试。然后将所合成的稀土配合物以掺杂的方式引入到光固化涂料中,制备出一系列稀土高分子复合材料,并对其性能进行了测试与研究。本文主要工作内容:(1)选用不饱和长链脂肪酸十一烯酸与氧化铽作为原料,合成了稀土铽-十一烯酸配合物Tb-10-UA,通过红外、元素分析、XRD、热重等方法对其结构进行了表征,得出分子式为Tb(C_(11)H_(19)O_2)_3·H_2O,荧光光谱显示配合物Tb-10-UA可以发射出铽离子的典型发射峰,且荧光强度较强,色度较纯。探讨了反应体系pH和反应物配比(Tb~(3+)/10-UA)对合成稀土配合物Tb-10-UA产率及荧光强度的影响,结果表明当反应环境pH为6.0时,配合物Tb-10-UA的产率最高,并且荧光强度最强,当配比为1:4时,荧光强度最强,而且配合物Tb-10-UA的热稳定性优于十一烯酸。(2)选用具有氢化菲环结构的生物质松香酸与氧化铽作为原料,合成了稀土铽-松香酸配合物Tb-ABA,通过红外、元素分析、XRD、热重等方法对其结构进行了表征,得出分子式为Tb(C_(20)H_(28)O_2)_3·H_2O,荧光光谱显示配合物Tb-ABA可以发射出铽离子的荧光特征峰,色度较纯。同时探讨了反应体系pH和反应物配比(Tb~(3+)/ABA)对合成稀土配合物Tb-ABA产率及荧光强度的影响,结果表明当pH为6.0时,稀土配合物的产率最高,并且荧光强度最强,当配比为1:3时,荧光强度最强,并且配合物Tb-ABA的热稳定性优于松香酸。(3)选用不饱和长链脂肪酸蓖麻油酸与氧化铽作为原料,合成了稀土铽-蓖麻油酸配合物Tb-RA,通过红外、XRD、热重等方法对其进行了表征,证明产物已成功合成,荧光光谱显示配合物Tb-RA可以发射出铽离子的荧光特征峰,色度较纯。探讨了反应体系pH对合成稀土配合物Tb-RA产率及荧光强度的影响,结果表明当pH为7.0时,最有利于配位反应的进行,产率较高,并且荧光强度最强。配合物Tb-RA的热稳定性优于蓖麻油酸。(4)为获得综合性能良好的涂膜,通过改变活性稀释剂种类及用量、光引发剂1173用量,经测试得出最佳的光固化涂料配方:80%的B-369型聚氨酯丙烯酸酯,15%的活性稀释剂TMPTA,5%的光引发剂1173。将稀土配合物Tb-10-UA、Tb-ABA、Tb-RA分别添加到最佳涂料中,制备出一系列稀土高分子涂膜。通过对其进行扫描电镜、荧光分析、热重分析等测试,结果表明,稀土配合物在高分子基质中分散均匀,与光固化涂料相容性较好,稀土高分子涂膜可以发出绿色荧光,且随着稀土配合物含量的增加,荧光强度也随之增加,热稳定性能整体较为良好,涂膜硬度高达6H。
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ630.1
【图文】：

发光机理,稀土配合物,有机配体

图 1-1 稀土配合物的发光机理及能量传递过程Fig. 1-1 Luminescence mechanism and energy transfer process of rare earth complex土有机配合物的主要类型土有机配体种类很多，一般分为含氧有机配体[10-12]、含氮有机配体[1机配体[17-18]等，目前应用最广泛的四类配体分别是β-二酮类、有机羧大环类以及有机高分子类配体[19]。β-二酮类配合物-二酮有酮式和烯醇式两种结构形式，当醇式脱去质子后，以螯合双齿子进行配位，形成稳定的六元环。β-二酮体在紫外光区域具有高的吸 Eu3+和 Tb3+之间有较高的能量传递效率，从而使得它们形成的配合荧光强度[20]。其中二苯甲酰甲烷（HDBM）和ɑ-噻吩酰三氟丙酮（见。

红外光谱图,红外光谱,十一烯酸,配位

航空大学硕士学位论文第二章稀土铽与十一烯酸配合物的制备及性能处，双键 C=H 的伸缩振动吸收峰 3075 cm-1处，双键 C=C 的伸缩振动吸644 cm-1处。1715 cm-1处为十一烯酸羧基 C=O 的伸缩振动峰，而在配0-UA 的红外光谱中，1715 cm-1处的吸收峰消失，出现了羧酸盐 COO-的分别是 1567 cm-1处的不对称振动吸收峰和 1444 cm-1处的对称振动吸收峰十一烯酸成功地与稀土铽离子进行了配位，并且Δν (νas-νs)小于 200 cm-1，子与十一烯酸以螯合双齿方式进行配位[76]。而且在 3412 cm-1~3605 cm-1微弱吸收，可能是水分子羟基的对称伸缩振动，所以初步判断稀土铽离烯酸、水进行了配位。

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