低粘度环氧丙烯酸酯预聚物的合成及其在紫外光固化涂料中的应用

摘要

紫外光固化涂料是一种节能和环境友好型涂料,与传统涂料相比,其具有低毒性、原料价格便宜、固化速度快、配方简单和操作方便等诸多优点,因而其发展前景十分广阔.紫外光固化涂料主要是由光敏预聚物、活性单体、光引发剂体系三部分组成.光敏预聚物是光固化涂料的主要组成部分,决定了涂膜的主要性能如硬度、柔韧性、附着力等.当前应用最广泛的预聚物是环氧丙烯酸酯(EA),以其为预聚物的UV固化涂料在固化后,涂膜光泽度高、硬度大、耐化学品性优异.但是,因为环氧丙烯酸酯在常温下粘度太大,配制UV固化涂料的时候需要用大量的活性单体稀释,因而导致其固化后涂膜的脆性大、柔韧性不好等缺点.该文根据UV固化原理,应用双羟基化合物改性部分环氧树脂,将柔性链段引入到环氧树脂的主链,增加了链的柔韧性,开发出一种低粘度的环氧丙烯酸酯预聚物,有效的克服了环氧丙烯酸酯因粘度过高而导致所配制涂料的缺点.讨论了改性剂、催化剂,反应温度、投料比等因素对合成反应及反应产物性状的影响,通过正交试验确定了最佳工艺条件,并以红外光谱对改性合成的预聚物进行了结构表征.使用改性环氧丙烯酸酯预聚物复配物、活性单体的复配物和光引发剂的复配物,配制了UV固化涂料,确定了优化的配方.测试了其硬度、附着力、柔韧性、耐水性、耐化学品性等性能,并通过与市售产品进行比较.结果显示,该试验合成的低粘度环氧丙烯酸酯所配制的UV固化涂料具有良好性能指标,既保留了原有的固化速度快、硬度高、抗化学品性好等优点,而且其附着力、柔韧性、抗冲击性都得到了较大的改善.

目录

文摘

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第一章绪论

1.1前言

1.1.1紫外光固化涂料的特点

1.1.2紫外光固化原理

1.1.3国内紫外光固化涂料的发展概况

1.2紫外光固化涂料的组成及其研究进展

1.2.1光活性预聚物

1.2.2光活性单体

1.2.3光引发剂

1.2.4其他助剂

1.3 UV光源及固化设备

1.4紫外光固化涂料的发展趋势

1.4.1低粘度光敏预聚物的合成及其改性

1.4.2紫外光固化水性涂料

1.4.3紫外光固化粉末涂料

1.5本课题的研究背景、研究内容和研究意义

第二章试验部分

2.1原料及试剂

2.2试验仪器

2.3预聚物合成试验装置、工艺及测试方法

2.3.1低粘度环氧丙烯酸酯的合成工艺

2.3.2酸值、环氧值和粘度的测试方法

2.4 UV固化涂料的配制及涂膜性能测试

2.4.1涂料的配制

2.4.2树脂及涂膜性能测试及表征方法

第三章低粘度环氧丙烯酸酯的改性合成

3.1环氧丙烯酸酯合成及改性原理

3.1.1环氧树脂与丙烯酸合成的原理

3.1.2催化剂作用机理

3.1.3改性剂改性原理

3.2环氧丙烯酸酯合成试验配方设计

3.2.1基本配方的确定

3.2.2环氧树脂的选择

3.2.3环氧树脂的改性

3.2.4反应温度的影响

3.2.5催化剂的选择

3.2.6催化剂浓度的选择

3.2.7环氧当量与酸当量比例的选择

3.2.8阻聚剂的选择

3.2.9阻聚剂浓度的选择

3.2.10环氧丙烯酸酯合成试验工艺条件的优化

3.3反应产物结构的FTIR表征

本章小结

第四章UV固化机理分析及固化体系选择

4.1 UV固化机理分析

4.1.1感光作用机理

4.1.2 UV固化机理

4.2 UV固化体系的选择

4.2.1预聚体的选择

4.2.2光引发剂的选择

4.2.3稀释剂单体的选择

4.2.4助剂的选择

4.2.5光源的选择

本章小结

第五章紫外光固化涂料的研制

5.1 UV固化体系基本配方的确定

5.2预聚体的配比及用量对涂膜的影响

5.3光引发剂的配比及用量对涂膜的影响

5.4活性单体的配比及用量对涂膜的影响

5.5涂料配方的最后确定及性能测试

本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢