紫外光固化環(huán)氧丙烯酸酯的改性.pdf

1、紫外(UV)光固化工藝因具有固化速度快、生產(chǎn)效率高、污染少、節(jié)能、固化后產(chǎn)物性能優(yōu)異等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于粘合劑、涂料以及油墨等行業(yè)。合成性能優(yōu)良、黏度低的光固化預(yù)聚物,不用或少用活性稀釋劑,是紫外光固化領(lǐng)域新的發(fā)展趨勢之一。環(huán)氧丙烯酸酯(EA)是應(yīng)用最為廣泛的UV光固化預(yù)聚物,但黏度很大(9.2 Pa·s(60℃)),使用不便,且固化后的膜很脆。對EA實施改性的化學(xué)方法,常常是通過對部分環(huán)氧樹脂的主鏈擴鏈,引入柔順性鏈段,以實現(xiàn)降低黏度、

2、增加柔韌性的目的。本文將在人們較少關(guān)注的環(huán)氧丙烯酸酯側(cè)鏈上引入柔性鏈段,以期達到同樣的目的。具體研究內(nèi)容包括以下兩個方面:
　　(1)反應(yīng)型聚氨酯改性EA
　　首先用異佛爾酮二異氰酸酯、聚乙二醇(PEG)、丙烯酸羥乙酯合成一端是異氰酸根、一端是丙烯酸酯的聚氨酯丙烯酸酯(PUA)中間產(chǎn)物。然后PUA與環(huán)氧丙烯酸酯側(cè)鏈上的羥基反應(yīng),根據(jù)不同的PUA:EA摩爾比,得到一系列的產(chǎn)物。討論了不同PUA:EA摩爾比改性產(chǎn)物的黏度、紫外光

3、固化性能、紫外光固化膜硬度、光澤度、耐磨、耐溶劑和耐化學(xué)品性質(zhì)與未改性的環(huán)氧丙烯酸酯的不同。合成的一系列產(chǎn)物中,當用于合成PUA的PEG的分子量為1000 g/mol,且n(PUA):n(EA)=0.1:1時的改性產(chǎn)物綜合性能最優(yōu):黏度為2.2 Pa·s(60℃),相比EA9.2 Pa·s(60℃),黏度下降達75％以上;紫外光固化性能與未改性前相當;改性前后的EA固化膜的光澤度、鉛筆硬度及拉伸強度沒有變化,而斷裂伸長率由1.8％增加到

4、5％,即改性后紫外光固化膜的韌性增加。改性后的EA固化膜的耐酸堿性和耐丙酮性與未改性前相當,吸水率無明顯升高。但改性后的EA固化膜的耐乙醇和耐四氫呋喃性較差。此一方法對EA的改性基本達到預(yù)期目標。
　　受上述工作的啟發(fā),我們隨后直接選用分子量為1200 g/mol的市售烯丙醇聚氧烷基醚(聚醚F-6)和異佛爾酮二異氰酸酯進行反應(yīng),同樣得到一端是異氰酸根,一端是雙鍵的中間產(chǎn)物(PU),然后PU與環(huán)氧丙烯酸酯側(cè)鏈上的羥基反應(yīng)得到最終產(chǎn)物

5、。也討論了不同改性比例的中間產(chǎn)物對改性產(chǎn)物黏度、紫外光固化性能、紫外光固化膜硬度、光澤度、耐磨、耐溶劑和耐化學(xué)性的影響。合成的改性產(chǎn)物中,當n(PU):n(EA)的比例大于0.4時,PU的質(zhì)量會大于EA。綜合考慮,以n(PU):n(EA)=0.4:1時的改性產(chǎn)物較為理想:黏度為4 Pa·s(60℃),相比EA9.2 Pa·s(60℃),黏度下降達55％;紫外光固化性能與未改性前相當;改性后EA固化膜的鉛筆硬度無變化,斷裂伸長率由1.8％

6、增大到9.3％,即改性后紫外光固化膜的韌性增加。但拉伸強度由16.1 MPa降為7.6 MPa,且改性后固化膜的光澤度由93降到84,耐溶劑性和耐酸堿性能都有所下降。很明顯,后一改性效果較前者為差。
　　(2)有機硅改性EA
　　類似地,首先用異佛爾酮二異氰酸酯、羥基硅油、丙烯酸羥乙酯合成一端是異氰酸根、一端是雙鍵的反應(yīng)性有機硅中間產(chǎn)物。然后中間產(chǎn)物與環(huán)氧丙烯酸酯側(cè)鏈上的羥基反應(yīng)得到最終改性產(chǎn)物。隨著改性用中間產(chǎn)物用量的增加