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环氧丙烯酸酯(EA)是紫外光固化涂料(UVCC)中最重要的的低聚物,但EA树脂粘度高、固化膜脆性大、柔韧性差。此外,传统的油性光固化涂料因树脂粘度高常加入大量的活性稀释剂(单体)调解粘度,单体的加入,一方面造成成本的增加,另一方面也使得固化膜的性能有所降低。因此研究开发低粘度UV固化树脂,具有非常重要的意义。
本文引入新的催化剂和新的阻聚剂构成的催化-阻聚复合助剂体系,合成了低粘度的EA树脂。研究了复合助剂体系与常用催化剂、阻聚剂的性能对比,发现复合助剂体系能更好的降低体系的活化能,具有更好的催化效果,阻聚剂含有斥电子结构,更能跟过氧自由基结合,具有较好的阻聚效果。并通过研究反应温度的影响最终确定了合成树脂的最佳工艺和配方。最佳条件下制得的树脂具有较低的粘度,仅为3000—4000mPa.s/60℃,是市售产品的1/3,且常温下即可自由流动,可完全避免活性单体的使用。
本文还通过双马来酰亚胺对环氧丙烯酸酯进行物理共混和化学两部分改性,系统地分析了这两种方法对环氧丙烯酸酯光固化涂层的影响。
首先用双马来酰亚胺对环氧丙烯酸酯(EA)进行物理共混改性,讨论了光引发剂的种类、光引发剂的用量和光照时间对光固化速度和涂膜性能的影响,测定了改性环氧丙烯酸酯固化膜的性能,傅里叶红外光谱(FTIR)表明,双马来酰亚胺参与了环氧丙烯酸树脂的固化反应,可在交联网络中构成酰亚胺环的刚性结构,保持了环氧丙烯酸树脂的硬度和附着力,DSC分析表明材料只有一个Tg,没有发生相分离现象。热重(TG)表明,耐热性升高,讨论了不同用量的BMI对涂膜性能的影响。结果表明加入20% BMI的涂层具有较好的综合性能。
利用BMI与环氧丙烯酸酯侧链羟基反应,合成了具有较低粘度且固化膜具有优异柔韧性的改性EA树脂,讨论了BMI用量对树脂粘度、外观、贮存稳定性以及固化膜柔韧性、附着力等性能的影响,确定了合适的BMI用量此外还发现,反应初期由于存在诱导期,固化反应缓慢。诱导期过后,体系粘度低,且体系中双键及引发剂都具有较高浓度,光固化速率迅速增加。反应后期,双键及引发剂浓度明显降低,且双键聚合使得体系形成较大的交联网络,体系粘度增加,残余双键及长链自由基甚至单体都被嵌在此交联网络里面,活动性大大降低,反应速率也迅速降低。最终,体系由于玻璃化作用使得链段的运动被冻结,影响反应活性基团的扩散,导致反应停止,不能进行完全。