丙烯酸型预聚体的连续高效制备及紫外光固化涂膜性能研究

发布时间：2020-11-19 17:38

【摘要】：双酚A环氧丙烯酸酯(BA-EA)和聚氨酯丙烯酸酯(PUA)是紫外光(UV)固化涂料两种重要的预聚体。其制备过程伴随着非均相、强放热的特点。为了保证反应过程安全可控,在釜式反应中通常采用缓慢滴加进料、通大量冷却循环介质,并通过强烈搅拌来提高传热传质效果。但是在实际工业生产中存在着反应周期长、安全性差、产品质量低以及能耗高等问题。本研究利用微结构反应器具有高效的传热传质能力、可实现反应过程安全高效连续化进行的特点制备了以上两种预聚体,以解决在釜式制备过程中存在的问题。将合成的BA-EA与PUA分别作为基体树脂配成涂膜,经UV固化后,对其性能进行了研究测试。主要研究内容如下:以双酚A环氧树脂(BA-EP)、丙烯酸为原料在微结构反应器中进行酯化反应,合成了 BA-EA预聚体。考察了反应温度、流速、停留时间、催化剂种类及用量、反应管尺寸对反应的影响。优化出最佳制备条件为:反应温度140 ℃、流速3.05 mL/min、停留时间4min、三苯基膦作催化剂且用量为BA-EP质量的2%、管径1mm。在此条件下,丙烯酸转化率达99.1%,环氧基转化率为96.3%。通过对合成产物红外分析,结果与目标产物一致。将BA-EA预聚物与光引发剂、流平剂制成涂膜,探究了 UV固化工艺条件,并对涂膜性能测试表征。确定最佳UV固化工艺:光照距离10 cm,固化时间66 s。采用3 wt%光引发剂184,0.5 wt%流平剂Tego410。制备的固化膜外观浅黄透明,性能测试结果表明涂膜具有较好的硬度、附着力、耐磨性、流平性、耐化学腐蚀性和耐热性,各项均达到工业使用要求。以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚乙二醇(PEG)、丙烯酸羟乙酯(HEA)为原料分两步合成了 PUA预聚体。实验探讨了最佳制备条件:第一步反应温度60 ℃,停留时间80 s,催化剂二月桂酸二丁基锡用量1 wt%;第二步反应温度70℃,停留时间90s,催化剂二月桂酸二丁基锡用量1.25 wt%,阻聚剂对苯二酚用量0.5 wt%。通过红外谱图分析,合成产物与目标产物一致。将PUA预聚体与光引发剂、活性稀释剂、助剂制成涂膜,探究了 UV固化工艺条件并对涂膜性能进行测试。确定最佳UV固化工艺:当光照距离20 cm,选用Irgacure184为光引发剂且用量为4wt%,固化时间较短;选用三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)为活性稀释剂且用量为25 wt%,涂膜综合性能最佳;选用迪高Glide432为消泡剂且用量为0.5 wt%～1 wt%;流平剂选用德谦810且用量为0.5 wt%～1.5 wt%。在此工艺条件下,制备的固化膜平整光滑,外观为浅黄色,性能测试结果表明固化膜的综合性能较好。
【学位授予单位】：南京师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ637
【图文】：

?第一章．绪论???工业、粘合剂等行业［６＿７］。随着人们对环保节能意识提高，该技术的应用必将进??一步拓宽。??１．２．１?ＵＶ固化机理??光聚合反应是引发剂在光照下产生活性中间体，引发具有化学活性的液态??物质转变为固态的链式反应。根据反应机理区别，将光化学反应引发的链式聚??合反应分为光引发自由基聚合和光引发阳离子聚合。下图为ＵＹ固化涂料由液??态光敏树脂交联反应形成固态膜的过程［８］。??

?第一章．绪论１．５微结构反应器??１．５．１微结构反应器的简介??微结构反应器又称为微通道反应器，是一种利用微加工技术制造，用在化??工过程中的结构单元。自美国Ｄｕｐｏｎｔ公司于上世纪９０年代初率先开展将微化??工系统应用于危化品研宄以来［５２］，微结构反应器技术在化工领域应用日益广［５３］，由于微结构反应器具有高效传热传质能力，可精确控制反应参数，无放效应等特点，目前主要用于有机物合成、纳米材料制备、聚合物合成、生物料研发等［５４］。按通道尺寸不同，通常将微结构反应器分为微小型（１?ｍｍ？１ｍｍ）、微型（１?？１?ｍｍ）、纳米型（１?ｎｍ？１?ｐｍ）；根据反应物相态差异可分为气液相、液液相、气液固三相［５５］。??

可分为气液相、液液相、气液固三相［５５］。??ＦｍｍＳＢ??图１．２微结构反应器装置构造图??Ｆｉｇ．ｌ?．２?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｔｙｐｅ?ｏｆ?ｍｉｃｒｏｒｅａｃｔｏｒ?ｄｅｖｉｃｅ??微结构反应器与常规釜式反应器相比具有以下几个优点：??（１）
【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 朱正德;陈洁;;丙烯酸树脂旋转粘度测定影响因素的探讨[J];广东化工;2015年15期

2 苏嘉辉;黄伟;杨雪娇;陈颖茵;罗青宏;刘晓暄;;多官能度聚氨酯丙烯酸酯水性UV树脂的合成与性能表征[J];高分子材料科学与工程;2015年01期

3 赵玉潮;陈光文;;微化工系统的并行放大研究进展[J];中国科学:化学;2015年01期

4 许军;;浅谈双环戊二烯改性不饱和聚酯树脂的生产工艺[J];广州化工;2014年23期

5 宋娟;谢晖;黄莉;陈樟;;双固化松香基聚酯丙烯酸酯的固化膜性能[J];南京工业大学学报(自然科学版);2014年05期

6 闫小星;吴燕;毛卫国;徐伟;;SiO_2改性对紫外光固化木器涂料性能的影响[J];南京林业大学学报(自然科学版);2014年04期

7 邓冲;黄笔武;周宽;谌伟庆;胡开创;徐钦昌;;邻甲酚缩水甘油醚丙烯酸酯的合成与其紫外光固化性能[J];南昌大学学报(理科版);2014年02期

8 左常江;吕海金;董相军;;二月桂酸二丁基锡催化合成不饱和聚酯涂料的新工艺研究[J];山东化工;2014年02期

9 何伟;方正;陈克涛;万志东;郭凯;;微反应器在合成化学中的应用[J];应用化学;2013年12期

10 商武;袁腾;王邦清;王锋;胡剑青;涂伟萍;;UV固化聚酯型聚氨酯丙烯酸酯低聚物的制备研究[J];热固性树脂;2013年06期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 王邦清;聚酯型聚氨酯丙烯酸酯的合成及应用[D];华南理工大学;2012年

2 李武成;紫外光—热双重固化材料的制备过程及性能研究[D];浙江工业大学;2007年

本文编号：2890272