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自由基型紫外光(UV)固化涂料因其固化速度快、无污染、能耗低、涂层性能优异而成为涂料界中的一支新的生力军,但其也存在一些缺陷,如收缩严重、附着力差、对三维工件不能完全固化等。混杂固化涂料体系因两种不同的固化机理可以克服自由基UV固化涂料的这些缺陷。采用环氧树脂与丙烯酸反应,合成出一种含有烯属双键和环氧基团的双功能环氧丙烯酸酯(BFEA,BifunctionalEpoxyAcrylate),并将其应用于混杂固化涂料是本文研究的重点。主要研究结果如下:
1.本文采用环氧树脂与丙烯酸反应合成了双功能环氧丙烯酸酯,用红外光谱表征了BFEA的结构和混杂固化性能,比较了不同催化剂的催化效率,探讨了反应温度对合成反应速率及产物黏度的影响,确定了最佳的催化剂的用量。结果表明合成产物BFEA确实具有双功能官能团,合成试验中催化剂的活性表现为:复配催化剂>四乙基溴化铵>三苯基膦>三乙胺>N,N-二甲基苯胺,且温度对催化剂活性及产物黏度影响显著,为了得到性能较好的合成产物BFEA,反应温度不宜超过105℃,且适宜的催化剂用量为1%。
2.本文将BFEA应用于自由基-阳离子混杂UV固化成膜体系,试验比较了自由基UV固化涂料与自由基-阳离子混杂UV固化涂料的涂层性能,确定了阳离子光引发剂的用量,探讨了BFEA、阳离子的后固化效应对涂层性能的影响,结果显示,与自由基UV固化涂料的涂层性能相比,混杂UV固化涂膜的附着力从5级提高到2级、固化涂层的耐乙醇擦拭性达250次,阳离子光引发剂的最佳用量为3%,且自由基-阳离子混杂UV固化的后固化效应可将涂层性能提高到:硬度4H、附着力1级、耐溶剂性300次、耐磨性3cm。
3.本文将BFEA应用于UV-热混杂固化成膜体系,试验研究了BFEA的含量、固化工艺对涂层性能的影响,探讨了固化温度对热固化速度的影响。结果表明,光-热混杂固化涂料的附着力达到0级、硬度6H、耐丙酮擦拭性达400次,涂料体系中BFEA的最佳含量为30%,采用先UV固化后加热固化可以显著提高涂层性能,且以异佛尔酮二胺做UV-热混杂固化的热固化剂时,热固化速度较快,其适宜的热固化温度为120℃。
4.本文将BFEA、改性乙酸丁酸纤维素(CAB)应用于难附型塑料涂料体系,试验比较了BFEA、改性CAB和BFEA-改性CAB涂层的性能,结果显示,以聚丙烯为底材,BFEA涂层的附着力0级、光泽度104,改性CAB涂层的附着力5级、光泽度143,BFEA-改性CAB涂层性能优异:附着力0级、光泽度136、硬度3H。