论文部分内容阅读
紫外光(UV)固化油墨、涂料和粘合剂中不含有机溶剂,解决了可挥发性有机物(VOCs)污染环境的问题,将逐步取代传统的有机溶剂型油墨、涂料和粘合剂。但UV固化油墨、涂料和粘合剂在表面张力小的非吸收性基材上(如聚乙烯和聚丙烯)附着力差,限制了其应用。因此设计开发一种在聚乙烯及聚丙烯薄膜上附着力高、成本低廉的材料成为UV固化行业的迫切需求。松香作为一种天然可再生资源,松香及其衍生物广泛应用于涂料、油墨和粘合剂等领域,起到增粘、改善膜光泽和提高附着力等作用。本文将松香经顺丁烯二酸酐改性后,通过引入柔性链段提高树脂的柔性,并接枝可自由基聚合的活性基团,合成了一种成本低廉、新型的UV光固化树脂,并对树脂进行了应用基础研究。(1)选用一级松香为原材料,首先通过加热的方式使得枞酸型树脂酸转变成左旋海松酸。然后在催化剂作用下和马来酸酐(MA)发生Diels-Alder加成反应,制备了马来海松酸酐(MPA)。接着将MPA和脂肪族二元胺反应制备了双马来海松酸双酰胺酸(DMPAA),利用FT-IR和~1HNMR两种方法对中间体的结构进行了表征,并研究了实验温度和时间等条件对DMPAA产率的影响,确定最佳的反应条件:以N,N-二甲基甲酰胺为溶剂90℃反应8 h,制备DMPAA产率最高为97%,产物的酸值为156 mgKOH/g。(2)以上一步所得的DMPAA为原料,四丁基溴化铵(TBAB)为催化剂,选用对苯二酚和4-甲氧基酚作为阻聚剂,一定条件下和甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)发生酯化开环反应,制备了一种改性松香基UV光固化树脂,并对反应条件进行了研究和优化,得到合适的反应条件为:催化剂用量为DMPAA质量的3wt%,阻聚剂选用4-甲氧基酚,其用量为GMA质量的5wt%,在110℃下反应5 h,通过分离提纯得到改性松香基UV光固化树脂。(3)以自制的改性松香基树脂为主体,加以活性稀释剂和光引发剂,制备了UV光固化体系,并依据国家相关标准研究了涂层的性能。对交联固化后的薄膜在聚丙烯薄膜上附着力、拉伸性能、涂层耐抗性、热稳定性,玻璃化转变温度、光固化时间以及溶液的粘度和表面张力等性能进行了研究和讨论。以薄膜的柔韧性和在聚丙烯薄膜上的附着力为主要指标,通过实验讨论确定了各组份的最佳配比即:当选用丙烯酸丁酯(BA)作为活性稀释剂时,树脂在稀释剂中的溶解性最佳,样品为淡黄色、透明溶液,所制备的薄膜具有良好的柔性,硬度适中,并且随着体系中树脂含量不断增大,薄膜的玻璃化转变温度不断增加,在聚丙烯薄膜上的附着力也不断提高。当树脂和BA的质量比为1:1,光引发剂含量为树脂和BA总质量的1wt%时,涂层在聚丙烯薄膜上附着力可以达到0级,薄膜硬度为2 B,拉伸强度和断裂伸长率为11.9 MPa和49.3%,固化时间可以达到2.3 s左右,溶液粘度适中为151 mPa·s(25℃),预期该树脂可以用作油墨和涂料工业的连接料。(4)以三乙胺为中和剂,将树脂充分离子化并配制成水溶液,参考相关国家标准对所配制的溶液的性能进行了测定,并对固化后的薄膜的性能进行了初步的探究,结果显示:该改性松香基UV固化树脂以三乙胺为中和剂时在水中溶解性较好,外观呈均一、透明状,水溶液的稳定性良好。涂层的耐抗性优异:将固化后的涂层浸泡在蒸馏水,10wt%氢氧化钠水溶液和10wt%硫酸水溶液中24 h,涂层表面未出现被腐蚀现象,在聚丙烯薄膜上附着力优异可以达到0-1级,涂层硬度为2 H,综合性能良好。本论文的研究结果为进一步开展具体的应用研究奠定了基础。