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紫外(UV)光固化工艺因具有固化速度快、生产效率高、污染少、节能、固化后产物性能优异等优点被广泛应用于粘合剂、涂料以及油墨等行业。合成性能优良、黏度低的光固化预聚物,不用或少用活性稀释剂,是紫外光固化领域新的发展趋势之一。环氧丙烯酸酯(EA)是应用最为广泛的UV光固化预聚物,但黏度很大(9.2Pa·s(60℃)),使用不便,且固化后的膜很脆。对EA实施改性的化学方法,常常是通过对部分环氧树脂的主链扩链,引入柔顺性链段,以实现降低黏度、增加柔韧性的目的。本文将在人们较少关注的环氧丙烯酸酯侧链上引入柔性链段,以期达到同样的目的。具体研究内容包括以下两个方面:(1)反应型聚氨酯改性EA首先用异佛尔酮二异氰酸酯、聚乙二醇(PEG)、丙烯酸羟乙酯合成一端是异氰酸根、一端是丙烯酸酯的聚氨酯丙烯酸酯(PUA)中间产物。然后PUA与环氧丙烯酸酯侧链上的羟基反应,根据不同的PUA:EA摩尔比,得到一系列的产物。讨论了不同PUA:EA摩尔比改性产物的黏度、紫外光固化性能、紫外光固化膜硬度、光泽度、耐磨、耐溶剂和耐化学品性质与未改性的环氧丙烯酸酯的不同。合成的一系列产物中,当用于合成PUA的PEG的分子量为1000g/mol,且n(PUA):n(EA)=0.1:1时的改性产物综合性能最优:黏度为2.2Pa·s(60℃),相比EA9.2Pa·s(60℃),黏度下降达75%以上;紫外光固化性能与未改性前相当;改性前后的EA固化膜的光泽度、铅笔硬度及拉伸强度没有变化,而断裂伸长率由1.8%增加到5%,即改性后紫外光固化膜的韧性增加。改性后的EA固化膜的耐酸碱性和耐丙酮性与未改性前相当,吸水率无明显升高。但改性后的EA固化膜的耐乙醇和耐四氢呋喃性较差。此一方法对EA的改性基本达到预期目标。受上述工作的启发,我们随后直接选用分子量为1200g/mol的市售烯丙醇聚氧烷基醚(聚醚F-6)和异佛尔酮二异氰酸酯进行反应,同样得到一端是异氰酸根,一端是双键的中间产物(PU),然后PU与环氧丙烯酸酯侧链上的羟基反应得到最终产物。也讨论了不同改性比例的中间产物对改性产物黏度、紫外光固化性能、紫外光固化膜硬度、光泽度、耐磨、耐溶剂和耐化学性的影响。合成的改性产物中,当n(PU):n(EA)的比例大于0.4时,PU的质量会大于EA。综合考虑,以n(PU):n(EA)=0.4:1时的改性产物较为理想:黏度为4Pa·s (60℃),相比EA9.2Pa·s(60℃),黏度下降达55%;紫外光固化性能与未改性前相当;改性后EA固化膜的铅笔硬度无变化,断裂伸长率由1.8%增大到9.3%,即改性后紫外光固化膜的韧性增加。但拉伸强度由16.1MPa降为7.6MPa,且改性后固化膜的光泽度由93降到84,耐溶剂性和耐酸碱性能都有所下降。很明显,后一改性效果较前者为差。(2)有机硅改性EA类似地,首先用异佛尔酮二异氰酸酯、羟基硅油、丙烯酸羟乙酯合成一端是异氰酸根、一端是双键的反应性有机硅中间产物。然后中间产物与环氧丙烯酸酯侧链上的羟基反应得到最终改性产物。随着改性用中间产物用量的增加,最终改性产物黏度逐渐增大,且所有最终改性产物的黏度都较EA大。改性产物的紫外光固化性能与未改性前相比逐渐下降,固化膜的光泽度、耐磨性也逐渐降低,固化膜的铅笔硬度和拉伸强度也都逐渐下降。但固化膜的断裂伸长率逐渐增大,即改性后紫外光固化膜的柔韧性增加。改性后固化膜耐酸性没有变化,但耐丙酮性和耐碱性有所下降。