硅氧烷類聚合物耐磨透明涂層的制備及其性能研究.pdf

1、有機(jī)硅高分子化合物因其特殊的化學(xué)結(jié)構(gòu)而擁有優(yōu)越的性能，應(yīng)用已遍及于各個(gè)領(lǐng)域，尤其是涂料行業(yè)。有機(jī)硅耐磨加硬涂層是其眾多應(yīng)用中應(yīng)用最廣泛的一種，作為光學(xué)塑料表面的保護(hù)涂層在改善光學(xué)塑料表面易被擦傷方面取得了突出效果，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。本論文主要圍繞硅氧烷類耐磨涂層的制備及其性能開展研究。
　　(1)通過E03型雙酚A環(huán)氧樹脂與丙烯酸反應(yīng)合成了雙酚A環(huán)氧丙烯酸樹脂，探究了不同摩爾比對反應(yīng)產(chǎn)率的影響;用硅烷偶聯(lián)劑MPS（γ-

2、甲基雨烯酰氧丙基三甲氧基硅烷）對雙酚A環(huán)氧丙烯酸樹脂進(jìn)行改性，將所得產(chǎn)物均勻涂覆在PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）基材表面進(jìn)行固化，制備了硅烷偶聯(lián)劑MPS質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為10％、15％、20％、30％、40％和60％的耐磨加硬透明涂層，并對其物理性能、光學(xué)性能和耐磨性能等進(jìn)行測試，著重分析了硅烷偶聯(lián)劑MPS的含量對涂層各種性能的影響。觀察發(fā)現(xiàn)硅烷偶聯(lián)劑MPS含量為10％、15％、20％時(shí)，涂層表面平整、光滑，通過對該三組涂層進(jìn)行性能測試發(fā)現(xiàn):

3、固化后的涂層透光率達(dá)到92％左右;鉛筆硬度最高達(dá)6H，附著力為1級，而且提高了基材的抗刮性能和耐磨性能，表現(xiàn)為在相同擦拭次數(shù)下，涂覆涂層的PMMA基材的失重率明顯低于未涂覆涂層的PMMA基材的失重率;基于接觸角數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，隨著硅烷偶聯(lián)劑MPS含量的增加，材料表面張力減小，表現(xiàn)為蒸餾水和乙二醇在耐磨涂層上的接觸角隨著硅烷偶聯(lián)劑MPS含量的增加而變大，賦予耐磨涂層表面比較低的表面自由能。
　　(2)以正硅酸乙酯(TEOS)和γ-縮水

4、甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)為反應(yīng)原料，利用溶膠-凝膠法制得了摩爾比分別為1.33、1.50、1.86、2.00、2.33、2.50、3.00和4.00的八組有機(jī)硅溶膠復(fù)合耐磨涂層，著重研究分析了不同的摩爾比組成對耐磨涂層物理性能、光學(xué)性能和耐磨性能等的影響。觀察發(fā)現(xiàn)摩爾比為2.33和4.00的兩組溶膠涂層表觀呈現(xiàn)起皺、破裂現(xiàn)象，而其余的六組樣品涂層表面平整、光滑且具有良好的儲存穩(wěn)定性。通過性能測試發(fā)現(xiàn):涂層的鉛筆硬度和附著力

5、等級隨著溶膠體系中TEOS含量的增加呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，最大鉛筆硬度可達(dá)5H，附著力等級為1級。同時(shí)發(fā)現(xiàn)溶膠的陳化時(shí)間對涂層的硬度和附著力也有影響，隨著陳化時(shí)間的延長，溶膠涂層的鉛筆硬度和附著力隨之提高。制備的耐磨涂層具有很好的透光率，而且可以有效提高PMMA基材的抗刮性能和耐磨性能，表現(xiàn)為在相同擦拭次數(shù)下，涂覆涂層的PMMA基材的失重率明顯小于未涂覆涂層的PMMA基材的失重率，而且能夠使涂層表面產(chǎn)生明顯劃痕的最小砝碼質(zhì)量相比涂覆前

6、有所增加。基于接觸角數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，隨著溶膠體系中TEOS含量的增加，材料表面張力減小，表現(xiàn)為蒸餾水和乙二醇在涂層上的接觸角隨著TEOS含量的增加而變大，賦予涂層表面比較低的表面自由能。
　　(3)選擇了三種不同的光引發(fā)劑Irgacure184、Irgacure MBF和Irgacure907在紫外光下用硅烷偶聯(lián)劑MPS對雙酚A環(huán)氧丙烯酸樹脂進(jìn)行改性，同時(shí)添加分散劑、消泡劑和流平劑等助劑，制得了九組耐磨加硬涂層，探討了光引發(fā)劑的差別

7、對耐磨涂層的物理性能、光學(xué)性能、耐磨性能及抗刮性能的影響。通過測定三種光引發(fā)劑的紫外吸收曲線發(fā)現(xiàn)，在紫外光區(qū)內(nèi)三種光引發(fā)劑具有截然不同的紫外吸收峰。Irgacure184的吸收波長在205 nm和248 nm，Irgacure907的吸收波長在204 nm、238 nm和305 nm，而Irgacure MBF的吸收波長在204 nm和256 nm。通過觀察不同光引發(fā)劑制備的九組耐磨涂層樣品發(fā)現(xiàn)涂料本身均一、透明且具有良好的穩(wěn)定性，涂層