可聚合含氟低聚物的合成、表征及其UV固化性能的研究

摘要

UV固化技术具有环保性好、能耗低和固化速率快的优势，近年来在涂料、胶粘剂、电子设备、印刷和油墨等领域都有广泛的应用。然而，传统的光固化涂料耐水性能和抗化学腐蚀等方面存在不足，而含氟材料具有优秀的耐水耐油性、热稳定性、化学稳定性以及低表面张力等特点。将含氟物质应用于光固化体系中，可以将光固化技术的优点和含氟材料优异的性能结合起来，这一研究在光固化材料的制备行业备受关注。但是含氟小分子结构不完全参与光固化过程势必会带来无法形成交联结构、残留小分子迁移以及随着时间膜表面含氟物质失去固有特性等缺陷。但是这一问题可以通过将含氟结构引入高分子或者低聚物中予以解决。本论文采用三种不同方法制备了三种可聚合含氟低聚物，具体研究内容如下：
　　1、可聚合含氟聚丙烯酸酯低聚物的合成及其UV固化性能的研究。以丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯以及甲基丙烯酸十二氟庚酯为原料，采用溶液自由基聚合的方法得到丙烯酸酯共聚物，进一步通过丙烯酸和含氟丙烯酸酯共聚物的环氧基团进行开环反应制备了一系列的不同氟含量的可聚合含氟聚丙烯酸酯低聚物。将这些低聚物应用于UV固化涂料中，研究了氟含量对固化膜表面的耐水耐油性，以及对固化膜的热性能、硬度、耐水性以及耐化学品性的影响。结果表明，当固化膜中的氟含量增加时，涂料的光聚合速率和最终转化率明显提高。当低聚物中含氟量从0 wt％增加到5.7 wt％时，固化膜的水接触角由78.5°增加到105.0°、正十六烷接触角由12.3°增加到43.4°，吸水率由1.27%降至0.63%。此外，固化膜的热稳定性和化学稳定性随着氟含量的增加明显提高。
　　2、可聚合含氟聚氨酯低聚物的合成及其UV固化性能研究。将丙烯酸十二氟庚酯与二乙醇胺通过Michael加成反应合成十二氟二元醇，进一步与异氟尔酮二异氰酸酯、丙烯酸羟乙酯反应制备了含氟聚氨酯低聚物，并将其应用于UV光固化涂料中。研究结果表明，当增加固化膜氟含量时，涂料的光固化速率明显提高。当含氟低聚物用量从0 wt%增加到20 wt%时，固化膜的水接触角从53.5°增加到98.8°，邵氏硬度由43.3 HD增加到90.3 HD，耐摩圈擦数由45 r增加到155 r，吸水率由1.32%降至0.55%。此外，相对于无氟固化膜，含氟固化膜的耐酸耐碱性有很大的改善。
　　3、可聚合含氟环氧丙烯酸酯低聚物的合成及其UV固化性能的研究。分别将羟乙基全氟辛基磺酰胺(FC-10)和异佛尔酮二异氰酸酯按照摩尔比1:1合成中间加成物FC-IPDI，环氧树脂与丙烯酸按照摩尔比1:2合成环氧丙烯酸酯，进一步利用FC-IPDI和环氧丙烯酸酯反应制备了一系列不同氟含量环氧丙烯酸酯低聚物，并将其应用于UV固化涂料中。研究结果表明，当中间加成物 FC-IPDI与环氧丙烯酸酯摩尔比由0:1.0增加到0.4:1.0时，固化膜的水接触角由38.9°增加到112.7°，固化膜的表面疏水性明显提高；固化膜吸水率从1.8 wt%降低到1.1 wt%，表现出更优异的耐水性；固化膜的邵氏硬度由57 HD增加到86 HD、耐冲击性120 cm减少至90 cm，而附着力由1级降至2级。同时，相对于无氟固化膜，含氟固化膜的耐化学品性和热稳定性更好。

目录

声明

第一章 绪论

1.1含氟UV固化涂料概述

1.2可聚合含氟低聚物的研究进展

1.3含氟聚合物的表面形态的表征

1.4含氟涂料的应用

1.5研究背景和研究内容

1.6本章参考文献

2.1主要原料及仪器设备

2.2主要的测试方法

第三章 可聚合含氟聚丙烯酸酯低聚物的合成及其UV固化性能的研究

3.1引言

3.2 实验部分

3.3结果与讨论

3.4 本章小结

3.5 本章参考文献

第四章 可聚合含氟聚氨酯低聚物的合成及

4.1 引言

4.2实验部分

4.3 结果与讨论

4.5本章结论

4.6本章参考文献

第五章 可聚合含氟环氧丙烯酸酯的合成及其UV固化性能的研究

5.1引言

5.2含氟环氧丙烯酸酯低聚物的合成及光固化涂料的制备

5.3 结果与讨论

5.4结论

5.5本章参考文献

第六章 总结与展望

6.1主要结论

6.2创新点

6.3本文不足及进一步研究建议

致谢

攻读硕士期间发表的论文