可紫外光固化酮醛树脂的制备与性能研究

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环己酮-甲醛树脂(CFR)是一种重要的涂料/油墨多功能助剂,常被用来改善涂膜的硬度、光泽和附着力等性能。若将CFR用于光固化涂料体系中,由于其分子结构中没有可以参与固化交联反应的活性基团,不能够参与固化成膜反应,所得到的固化膜的耐溶剂性和耐化学试剂性较差。本文以环己酮-甲醛树脂、丙烯酸羟基酯和多异氰酸酯为原料,二月桂酸二丁基锡为催化剂,合成出了可紫外光固化的环己酮-甲醛树脂(UVCFRs),研究了反应温度、催化剂用量对反应速率的影响,使用傅立叶红外光谱(FT-IR)对产品的结构进行了表征,并将合成的UVCFRs加入到不同的涂料体系中进行光固化成膜,然后测试它们的性能。论文的主要研究内容和成果如下:(1)以环己酮-甲醛树脂、异佛尔酮二异氰酸酯和甲基丙烯酸羟乙酯及季戊四醇三丙烯酸酯为原料,以预封端法和后封端法合成了四种不同的脂肪族UVCFRs。通过对甲基丙烯酸羟乙酯为原料的后封端法的合成反应条件进行研究发现,第一步反应的温度为50℃、催化剂用量为0.5%时反应较为平稳进行;第二步反应的温度为65℃较为适宜。(2)以环己酮-甲醛树脂、甲苯二异氰酸酯和甲基丙烯酸羟乙酯及季戊四醇三丙烯酸酯为原料,以预封端法和后封端法合成出四种不同的芳香族UVCFRs。通过对甲基丙烯酸羟乙酯为原料的后封端法的合成反应条件进行研究发现,第一步反应的温度为40℃、催化剂用量为0.1%时反应能够较为平稳地进行,第二步反应的温度为55℃时较为适宜。(3) FT-IR的分析结果表明, UVCFRs的结构中均含有氨基甲酸酯基和可UV固化的碳碳双键结构。(4)将合成的八种UVCFRs树脂加入到光固化涂料体系中,并对其固化膜的性能进行研究,发现其耐化学试剂性和耐溶剂性均较CFR有一定的改善。在一定范围内随着脂肪族UVCFRs加入量的增加固化膜的附着力、光泽度均有一定程度的提高,芳香族UVCFRs的加入能够增加固化膜的硬度,但是在一定程度上降低了固化膜的光泽度和柔韧性。在各涂料体系中,添加脂肪族UVCFRs后所形成的固化膜的耐黄变性要好于添加芳香族UVCFRs后所形成的膜。(5)将UVCFRs用于UV固化纸张、塑料、金属、保形、玻璃和皮革涂料中时,均具有良好的性能,能够满足用户要求;将UVCFRs用于UV固化底漆涂料中时,由于粘度较大可能会影响其使用。
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