UV固化氧化石墨烯-聚氨酯-丙烯酸酯復(fù)合功能涂料的制備及性能研究.pdf

1、隨著電子信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，電磁污染不僅影響著社會(huì)生產(chǎn)、信息安全還嚴(yán)重危害人類健康，而人們對(duì)環(huán)境問(wèn)題也日益關(guān)注，因此研究電磁波屏蔽已成為當(dāng)下熱點(diǎn)。以氧化石墨烯(GO)為填料改性水性聚氨酯-丙酸酯(WPUA)制得的復(fù)合材料，不僅其機(jī)械性能、熱學(xué)穩(wěn)定性、透氣性、耐磨性以及耐老化性得到了改善，而且還具有降解、吸附、催化、抑菌、導(dǎo)電等特殊功能。將紫外光(UV)固化技術(shù)與導(dǎo)電涂料結(jié)合起來(lái)，研制新型的紫外光固化導(dǎo)電涂料具有量級(jí)輕、可操作性強(qiáng)、生產(chǎn)效

2、率高、導(dǎo)電性好、環(huán)境污染小、涂膜質(zhì)量高、消耗能量少等優(yōu)點(diǎn)，是導(dǎo)電涂料向環(huán)保型導(dǎo)電涂料發(fā)展的重要方向。本論文主要工作如下:
　　(1)以聚醚二元醇(NJ210)、IPDI、GO、DMPA以及HEMA為原料，采用原位聚合法且改變GO的含量，合成了基于氧化石墨烯的水性聚氨酯-丙烯酸酯(GO-WPUA)乳液，并測(cè)定了GO-WPUA乳液的固含量、貯存穩(wěn)定性、高溫穩(wěn)定性、凍融性、表觀粘度、表面張力、粒徑、電導(dǎo)率、紅外結(jié)構(gòu)以及光學(xué)透明性。GO-

3、WPUA-2乳液具有最小粒徑(35.6nm)、最小粘度(0.024Pa·s)、適中的表面張力(35.03mN/m)、最理想的外觀形態(tài)以及最大電導(dǎo)率(223mS/m)，其綜合性質(zhì)最好，結(jié)果表明GO成功改性了WPUA乳液，在體系中分散性較好且大大降低了膜電阻。
　　(2)基于IPDI、聚醚二元醇(N J-220)、GO、DMPA、HEMA成功合成了一系列GO-WPUA預(yù)聚體(a)，然后采用GO-WPUA預(yù)聚體、BA-TPGDA稀釋劑以

4、及Darocur1173光引發(fā)劑，以紫外光固化方式成功制備了紫外光固化氧化石墨烯/水性聚氨酯-丙烯酸酯(UV-GO-WPUA)。測(cè)定了GO-WPUA預(yù)聚體的結(jié)構(gòu)、粘度、粒徑、表面張力以及UV-GO-WPUA膜的力學(xué)性能、耐溶劑性、吸水性以及熱穩(wěn)定性。當(dāng)GO為0.01％時(shí)，GO-WPUA預(yù)聚體粒徑最小為34.9nm，電導(dǎo)率為235mS/m;UV-GO-WPUA固化膜具有最佳力學(xué)性質(zhì)，抗拉強(qiáng)度最大為8.79MPa，硬度為95(Shore A

5、)，吸水率和溶脹度較小。獲得的UV-GO-WPUA固化膜在塑料、皮革、金屬、木材及電子產(chǎn)品涂裝方面具有很大的應(yīng)用前景。
　　(3)改用聚醚三元醇(NJ330)為原料合成的GO-WPUA預(yù)聚體(b)，以相同活性稀釋劑及不同光引發(fā)劑(Darocur1173、Irgacure184、Irgacure651)制備了一系列含有不同含量的氧化石墨烯的紫外光固化電磁屏蔽復(fù)合物(UV-EMSC)。采用WPUA為聚合物基質(zhì)幫助構(gòu)造由GO組成的二維導(dǎo)

6、電網(wǎng)絡(luò)，以GO為導(dǎo)電粒子，其表面的官能團(tuán)與WPUA鏈中的異氰酸根發(fā)生鍵合，獲得了低電阻率的預(yù)聚體。當(dāng)GO為0.0200％時(shí)，UV-EMSC的電導(dǎo)率顯著增強(qiáng)(最大值為249mS/m)。本部分還探究了光引發(fā)劑的種類對(duì)UV固化復(fù)合膜的性質(zhì)影響，結(jié)果表明，以Darocur1173為光引發(fā)劑的復(fù)合膜凝膠率皆大于93％，抗拉強(qiáng)度最大可達(dá)到11.6MPa，溶脹度最小可達(dá)到0.53％，且材料平滑表面、結(jié)構(gòu)緊致、夾雜物少以及熱穩(wěn)定性高。此制得的UV-EM

7、SC在電子、電氣、通訊、塑料以及木材涂裝涂料領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用前景。
　　(4)采用GO-WPUA預(yù)聚體(b)、不同活性稀釋劑(BA-St、BA-TPGDA、BA-TMPTA)以及Darocur1173光引發(fā)劑，成功制備了一系列紫外光固化電磁屏蔽復(fù)合膜(UV-EMSF)，測(cè)定了乳液的穩(wěn)定性、光學(xué)透明性以及電導(dǎo)性，對(duì)UV-EMSF的化學(xué)結(jié)構(gòu)、形態(tài)、結(jié)晶性以及熱性能進(jìn)行了詳細(xì)的研究，同時(shí)系統(tǒng)研究了不同光引發(fā)劑對(duì)膜性能如凝膠率、耐溶劑性