光固化阻燃聚氨酯丙烯酸酯胶黏剂的研制

发布时间：2020-08-02 15:34

【摘要】：UV固化胶黏剂具有能耗低、固化速率快、铺展能力好等优点,而阻燃改性是其固化产物易燃面临的重大问题。常用的阻燃改性方法主要有“添加型”和“反应型”,添加型阻燃胶黏剂存在相容性差、固化物内部界面较多、机械性能差、阻燃剂易析出等缺点,反应型阻燃胶黏剂则是通过接枝、共聚的方法对其预聚物进行改性,从根本上避免了以上问题。本文首先以聚己二酸二甘醇酯(PDEGA3000)、4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)和丙烯酸羟乙酯(HEA)为主要原料,1,6-已二醇二丙烯酸酯(HDDA)为活性稀释剂合成了聚氨酯丙烯酸酯(PUA)。然后分别通过接枝、共聚的方法将阻燃剂FRC-2(3-[(羟甲基)氨基]-3-氧代丙基膦酸-二甲酯)、FRC-6(N,N-双(2-羟乙基)氨基亚甲基膦酸二乙酯)引入到PUA分子结构中,制备了含磷枝化聚氨酯丙烯酸酯(P-PUA1)和含磷骨架聚氨酯丙烯酸酯(P-PUA2)。通过傅里叶红外光谱(FT-IR)、凝胶渗透色谱(GPC)对产物表征,研究合成工艺、催化剂(二月桂酸二丁基锡DBTDL)用量、阻聚剂(对羟基苯甲醚MEHQ)用量、单体配比分别对三种预聚物结构、分子量大小和分子量分布的影响。将其制成UV固化胶黏剂,通过对硬度、剪切强度的表征研究了活性稀释剂(HDDA)用量对其力学性能的影响,通过热失重扫描量热仪(TG)、极限氧指数仪(LOI)、垂直燃烧测试仪研究了预聚物配比对其热稳定性、阻燃性能的影响。结果表明:(1)PUA 的合成工艺为:单体配比为n(HMDI):n(PDEGA3000):n(HEA)=2.2:1:2,催化剂W(DBTDL)=0.3%,阻聚剂w(MEHQ)=0.3%,w(HDDA)=20%(均相对于总质量,以下同),扩链反应条件为55℃ ×2h+60℃ ×1h,酯化反应条件为70℃ ×2h+75℃ ×1h,数均分子量(Mn)达6516 g·mol-1,分子量分布宽度指数(PDI)为1.30。(2)P-PUA1 的合成工艺为:n(HMDI):n(PDEGA30000):n(FRC-2):n(HEA)=2.3:1:1:11,w(DBTDL)0.3%,w(MEHQ)=0.3%,W(HDDA)=20%,扩链反应条件为55℃×2h+60℃×1h,酯化反应条件为70℃ ×1h+75℃ ×1h,Mn达7159 g· mol-1,PDI为1.53。(3)P-PUA2 的合成工艺为:n(HMDI):n(FRC-6):n(HEA)=2.05:1:2,w(DBTDL)=0.45%,w(MEHQ)=0.3%,w(HDDA)=20%,扩链反应条件为50℃×2h+60℃ ×1h,酯化反应条件为75℃ × 2h+85℃ × 1 h,Mn达1768 g·mol-1,PDI为1.02。(4)通过分别讨论活性稀释剂用量、预聚物配比对胶黏剂性能的影响,得出;:当预聚物配比为PUA:P-PUA1:P-PUA2=1:1:1(质量比)、光引发剂用量为w(Irgacure1173)=3%、促进剂用量为w(N'N-二甲基苯胺)=2%、w(HDDA)=25%(均相对于主体树脂质量)时,得到的UV胶黏剂综合性能最佳,其中,w(P)=1.29%,w(N)=1.32%,剪切强度为7.95MPa,硬度为57D;TG测试结果中Tmax1=302℃,Tmax2=392℃,T5%=246℃,550℃残炭率为 10.18%,相比PUA体系提高了453.26%;LOI为25%,相比PUA体系提高了 35.14%,且达UL94 V-2阻燃等级。
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ433

【参考文献】