耐候型树脂的制备、性能和应用研究

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随着现代工业的发展,对树脂的性能提出了越来越高的要求,其耐候性一直是该技术领域的重要研究课题之一,而提高丙烯酸树脂的抗老化性和增强环氧树脂的耐热性则是其中两个十分重要的研究方向。  本文介绍了含烯丙基环氧树脂的制备,利用各种表征手段对其结构和性能进行了研究,并详细地讨论了三种固化体系的固化反应动力学,得到可满足电子封装材料耐热要求的最佳环氧树脂体系。同时,本文还阐述了丙烯酸树脂的合成,采用各种表征方法对其结构和性能进行了分析,其中采用电化学阻抗谱(EIS)详细探讨单一和复合光稳定剂对其抗老化性能的影响,得到满足外墙涂料抗老化要求的最佳丙烯酸树脂体系。具体研究内容和结论包括:  以2,2'-二烯丙基双酚A为主要原材料合成二烯丙基双酚A环氧树脂(DBA-EP),通过核磁共振(NMR)和傅立叶变换红外光谱(FTIR)确定其结构,用盐酸/丙酮法其环氧值进行了测定,实验结果表明实际测得的环氧值与理论值接近。对于合成的DBA-EP,选用4,4'-二氨基二苯基砜(DDS)、双氰胺(DICY)和甲基六氢苯酐(MeHHPA)为固化剂,以过氧化二异丙苯(DCP)为引发剂,进一步合成DBA-EP/DDS、DBA-EP/DICY和DBA-EP/MeHHPA三种固化体系。然后采用差示扫描量热法(DSC)对三种固化体系在不同升温速率线性升温条件下进行测试,测试结果表明其放热峰值温度随升温速率的增加而增大。同时,对固化体系中含有/不含引发剂的固化反应放热曲线进行比对分析,应用Kissinger、Ozawa及Crane三种方法对其DSC曲线进行处理并求取相应的固化动力学参数。其中,通过线性拟合得到三种体系的固化反应活化能,Ozawa方法计算的活化能值略高于Kissinger方法的计算结果,而采用Crane法计算了反应级数n,其结果显示所有的反应近似为一级反应。DSC的结果证实了烯丙基在引发剂的作用下发生了均聚反应,提高了固化物的交联密度,从而提高其耐热性。  通过水热法制备纳米TiO2作为无机光稳定剂,并用硅烷偶联剂KH570进行表面改性,将有机物成功接枝到了纳米TiO2的表面。在改性前后的纳米TiO2和有机紫外吸收剂UV326、UV9和UV531中选择单一光稳定剂通过共混法制备丙烯酸树脂涂料。通过EIS、UV、FTIR和X射线光电子能谱分析(XPS)对涂料的性能进行表征,结果表明含改性后的TiO2的丙烯酸树脂涂料比含未改性的TiO2的丙烯酸树脂涂料抗老化能力强,而在三种有机紫外吸收剂中,UV531对增强丙烯酸树脂涂层的抗紫外老化效果最佳。  本文还开展了二烯丙基双酚A环氧树脂及丙烯酸树脂的应用研究。采用热重法(TGA)测试对三种环氧树脂固化体系的热稳定性进行了研究,其结果表明,三种体系均具有良好的热稳定性,添加引发剂能进一步提高固化物的热稳定性,而在所有固化物,添加了引发剂的DBA-EP/DDS固化物最能满足电子封装材料的使用要求。利用改性TiO2、 UV531和受阻胺类783中的两种或三种制备光稳定剂-丙烯酸树脂复合涂层,通过EIS、UV和IR表征比较各复合涂层抗老化性能,结果表明复合光稳定剂抗老化性能比单一光稳定剂的更优异,能够延缓老化速率,而含有改性纳米TiO2和紫外吸收剂UV326的复合光稳定剂对维持丙烯酸树脂涂料的抗紫外老化能力最强,能在较长时间内赋予丙烯酸树脂涂料优异抗紫外光老化性能,其丙烯酸树脂涂料更符合外墙涂料的使用要求。
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