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基于石油原料的枯竭和保护环境的需要,利用天然可再生的植物油资源合成性能优良的不饱和树脂材料,具有十分重要的意义。然而,目前通过化学改性所得的植物油基不饱和酯大分子单体或低聚物,普遍存在碳碳双键(C=C)官能度低、缺乏刚性结构等问题,导致最终树脂材料的交联密度低、性能(如刚硬性和耐热性)与石油基产品相比严重不足。为解决该问题,本文利用不同的植物油,从分子设计原理出发,做了一系列的研究工作,主要有:(1)通过利用甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、甲基烯丙醇(MAA)等分别对一种桐油基马来酸半酯(TOPERMA)进行改性,合成了两种新型的桐油基不饱和共酯(Co-UE)大分子单体(TOPERMA-HEMA和TOPERMA-MAA),并利用~1H NMR和凝胶渗透色谱确认了产物的结构。为了对比,我们还合成了丙烯酸羟乙酯(HEA)改性的TOPERMA树脂(TOPERMA-HEA)。同时,利用所得大分子单体与苯乙烯进行固化,得到了一系列热固性材料。采用动态热机械性能分析、热重分析、力学性能分析及吸水性测试对所得材料进行了测试。结果表明,TOPERMA-HEMA、TOPERMA-MAA的C=C官能度分别为1.56和1.58,与TOPERMA-HEA(1.62)基本相当,比未改性的TOPERMA(1.29)则提高不少。此外,HEA、HEMA、MAA结构的引入均有利于提高树脂材料的刚硬度、玻璃化转变温度(T_g)和耐水性等;通过引入位阻结构,所得Co-UE树脂的拉伸强度与模量均有所提升;通过缩短柔性链长度,所得树脂的拉伸强度与模量、T_g等均有所上升。其中,TOPERMA-MAA树脂的性能最好,其拉伸强度与模量分别可达32.2 MPa和2.38 GPa,T_g为130.3℃,比未改性的TOPERMA树脂分别提高了17.5%、24.6%和7.1℃。该树脂可用于模塑料。(2)通过合成一种具有双C=C官能度且具有位阻的羧酸前驱体(HEMAMA),替代常见的丙烯酸(AA)对环氧大豆油(ESO)进行开环改性,合成了新型的豆油基环氧丙烯酸酯类预聚体(ESO-HEMAMA)。考察了HEMAMA的合成工艺,并考察了原料配比、反应温度与时间等因素对ESO-HEMAMMA合成工艺的影响。得出HEMAMA在90℃条件下反应5 h便可,ESO-HEMAMA的最佳合成工艺条件为原料配比(环氧基:羧基的摩尔比)1.1:1,反应温度110℃,反应时间5 h,此时所得ESO-HEMAMA单体的C=C官能度可达6.02每甘油三酯分子,远高于作为对比的环氧大豆油丙烯酸酯(AESO)产品(2.16每甘油三酯分子)。通过红外、核磁和凝胶渗透色谱分析确认了反应的结构。另外,比较了AA和HEMAMA的挥发性,结果表明HEMAMA的挥发性远低于AA,说明ESO-HEMAMA的合成过程更为环保。(3)利用最佳工艺条件下制备的ESO-HEMAMA前驱体与不同稀释剂共混制备了一系列新型的紫外光固化材料。通过动态热机械性能分析、热重分析、力学及涂膜性能测试等研究了不同类型稀释剂对所得材料最终性能的影响。结果表明,纯ESO-HEMAMA材料的性能与纯AESO材料相比有显著的提高。例如,所获得的纯ESO-HEMAMA材料在25℃下的储能模量为1.00 GPa,T_g为70.1℃,且拉伸强度和模量分别为13.4 MPa和592.1 MPa,分别是纯AESO材料的9.4、4.6、6.9和15.7倍。另外,随着稀释单体官能度的上升,所得材料的交联密度、刚硬性及耐热性得到明显提升;随着稀释单体中引入位阻结构,所得材料的刚硬性、耐热性及耐溶剂性能也明显提高。最后,对所得豆油基树脂光聚合动力学的研究表明稀释单体的官能度提高、位阻结构的引入均会降低树脂的最终的C=C转化率。所得树脂可用于光固化涂料。(4)为了进一步验证所研究的新型环氧油脂基丙烯酸酯合成方法对其它油脂的适用性,利用环氧化橡胶籽油(ERSO)合成了ERSO-HEMAMA预聚体,并将其与不同稀释剂共混制备了一系列新型的紫外光固化涂料。通过红外和核磁确认成功合成了橡胶籽油基不饱和酯预聚体。所得ERSO-HEMAMA的官能度达4.85每甘油三酯分子,生物基含量为70.2%。研究了经紫外光固化后ERSO-HEMAMA树脂的热学、力学和涂膜等性能,结果表明,与纯AESO树脂相比,纯ERSO-HEMAMA树脂的热学、力学以及涂膜性能都有很大的提升。研究不同的稀释剂与ERSO-HEMAMA混合制备成的光固化涂料,结果表明具有较高的C=C双键数量以及空间位阻的稀释剂对材料的刚硬性和T_g都有明显的提高。所得橡胶籽油基环氧丙烯酸酯树脂的性能优良,将极有可能替代常见的AESO树脂,应用于光固化涂料。