納米SiO2雜化材料的制備及其在紫外光固化涂料中的性能研究.pdf

1、紫外光固化技術(shù)具有高效、實(shí)用性廣、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、環(huán)境友好等特點(diǎn)，在光固化涂料制造行業(yè)中已有廣泛的應(yīng)用。然而，有機(jī)材料在光固化后有硬度低、耐磨性差、熱穩(wěn)定性能不足、收縮率高等缺點(diǎn)，通過添加無機(jī)填料改善這些性能是紫外光固化涂料制造行業(yè)的發(fā)展方向。
　　 納米SiO2成本低，在紫外光固化涂料中有著廣闊的應(yīng)用前景。但由于納米SiO2具有較高的比表面積和親水特性，在光固化涂料中不易分散，團(tuán)聚現(xiàn)象嚴(yán)重，對(duì)涂料固化膜的硬度、耐磨等性能改善程度不

2、大，還影響了涂料的黏度和光固化速度等性能。本論文針對(duì)這一問題，采用化學(xué)修飾法和凝膠-溶膠法制各了系列表面含C=C雙鍵的納米SiO2雜化材料，主要制備方法如下：
　　 1.利用納米SiO2表面含有Si-OH基團(tuán)的特點(diǎn)，以對(duì)-甲基苯磺酸為催化劑，經(jīng)丙烯酸羥乙酯修飾改性，制各了表面含C=C雙鍵的改性納米SiO2，接枝率達(dá)15.6％;
　　 2納米與異佛爾酮二異氰酸酯反應(yīng)制各表面含-NCO基團(tuán)的納米SiO2，再與三縮丙二醇二丙烯

3、酸酯和二乙胺合成的N，N-二(3-丙烯酸，1,4，7三甲基-3，6-二氧雜辛烷-8.丙烯酸酯)乙醇胺反應(yīng)。制備出表面含叔胺結(jié)構(gòu)和C=C雙鍵的納米SiO2雜化粒子，接枝率達(dá)105％；
　　 3將納米SiO2和異佛爾酮二異氰酸酯反應(yīng)制各表面含-NCO基團(tuán)的納米SiO2，用聚丙二醇醚對(duì)其擴(kuò)鏈，并進(jìn)一步與丙烯酸羥乙酯反應(yīng)，制備了以丙烯酸酯封端、聚丙二醇醚和異佛爾酮二異氰酸酯聯(lián)接納米SiO2粒子的大分子納米SiO2雜化材料，接枝率達(dá)92.

4、2％：
　　 4.采用原位合成法，將納米SiO2和異佛爾酮二異氰酸酯反應(yīng)，進(jìn)一步用聚丙二醇醚擴(kuò)鏈和丙烯酸羥乙酯酯封端，制備了納米SiO2一聚氨酯丙烯酸酯預(yù)聚物；
　　 5.用3.氨丙基三乙氧基硅烷修飾納米SiO2，制備氨基功能化納米粒子，將其進(jìn)一步與丙烯酸酯進(jìn)行Micheal加成反應(yīng)，合成了含叔胺結(jié)構(gòu)的納米SiO2雜化粒子，接枝率達(dá)22.6％；
　　 6以3-氨丙基三乙氧基硅烷和丙烯酸酯為原料，通過Michael

5、加成反應(yīng)合成丙烯酸酯三烷氧基硅烷。采用甲酸催化劑，使其水解縮合，制備了納米SiO2丙烯酸酯預(yù)聚物；
　　 7.用3-氨丙基三乙氧基硅烷和含磷丙烯酸酯合成含磷的丙烯酸酯三乙氧基硅烷，進(jìn)一步和硅酸乙酯進(jìn)行水解縮合，制各了含磷納米SiO2/丙烯酸酯雜化材料。
　　 對(duì)雜化材料的制各原理進(jìn)行了討論，并用傅里葉紅外光譜儀(FT-IR)、核磁共振儀(NMR)、熱失重分析儀(TGA)等對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析表征。將這些雜化材料應(yīng)用于光固化

6、涂料中，研究了其對(duì)涂料光周化速率、黏度以及涂料固化膜的硬度、耐磨等性能的影響。
　　 和未改性的納米SiO2相比，所臺(tái)成的納米SiO2雜化材料能賦予涂料較低的黏度，在涂料中具有優(yōu)良的分散性能，和涂料有機(jī)物具有較好的相容性能，能顯著地提高涂料固化膜的硬度、耐磨等物理機(jī)械性能。含叔胺結(jié)構(gòu)的納米SiO2雜化材料能提高涂料的光固化速度，含磷納米SiO2丙烯酸酯雜化材料能提高涂料和基材的附著力。對(duì)其原因進(jìn)行分析認(rèn)為，制各的納米SiO2雜化