UV单组份光引发剂及含胺树脂的制备与性能研究

摘要

uv光聚合技术中基于丙烯酸酯的自由基聚合反应迅速，使其在涂料、印刷油墨、光油等领域应用广泛。但该聚合反应类型易受氧分子对自由基的抑制作用，通常会降低聚合反应速率、延长曝光时间，导致表面固化不良。在实际工业生产中，往往通过增加光引发剂的质量分数或添加胺、硫醇、硼烷等氢供体以缓解氧气的抑制作用。但胺类及传统光引发剂分子量较小、极易迁移，过多的胺助引发剂还会影响涂层表面的硬度。因而开发能够缓解氧阻聚的新物质仍然是光固化领域中的研究热点。 本论文的目的主要是制备及研究能够缓解氧阻聚、降低表干时间的单组份光引发剂及含胺四官能度聚氨酯丙烯酸树脂，主要研究内容及结论如下： 1.将2-甲氨基乙醇(MAE)引入4-甲基二苯甲酮（MBP)分子结构中，制备了一种新型单组份光引发剂（MAE-MBP)。通过FTIR、UV-vis表征了MBP、MAE-MBP的结构、吸光度、迁移性。结果表明：MAE成功接枝到MBP分子结构中。与MBP相比，MAE-MBP最大吸收峰波长无明显变化，但最大吸收波长由368nm延伸至400nm，最大吸光度由0.268提高到0.845,迁移率由79.7%降低为17.6%，具有良好的高吸光度、低迁移性。 2.将MAE-MBP应用于超支化聚酯丙烯酸酯光固化涂料中，探讨了光源功率、光引发剂质量分数、氨基化纳米二氧化硅（KH-550-SiO2)掺杂量对光聚合体系表干时间的影响。结果表明：与MBP相比，当光源功率为4W/cm2，光引发剂质量分数为4%时，MAE-MBP引发体系聚合的时间由13s降低为10.5s;增加光源功率、光引发剂质量分数可降低MAE-MBP光聚合体系的表干时间，当MAE-MBP质量分数超过8%时，表干时间趋于平缓；适量KH-550-SiO2的含量可以缓解氧气对自由基的抑制作用，当其含量为1.5%时，表干时间可降低为9.3s，双键转换率为96.5%。 3.通过双键可控法合成一种含胺四官能度聚氨酯丙烯酸酯(A-PUA)。通过二正丁胺检测法、FTIR、1HNMR、TG对其结构及热稳定性进行了表征。结果表明：所制备的产物中无-NCO的特征吸收峰，出现-NHCOO-、-NHCON-、-C=C-等基团的特征峰，证明成功合成A-PUA。TG测试表明A-PUA的分解温度分为100~300℃：、300~380℃、380~500℃三个阶段，具有一定的热稳定性。 4.将A-PUA树脂溶液应用于MBP引发的二丙二醇二丙烯酸酯(DPGDA)、脂防族二官能度聚氨酯丙烯酸酯光固化涂料中，制备了一系列UV光固化涂料，并固化成膜，探讨了不同配方中A-PUA树脂溶液质量分数对涂膜的表干时间、附着力、柔韧性、铅笔硬度的影响。结果表明：涂膜表干时间随着A-PUA树脂溶液质量分数的增加逐渐缩短；当A-PUA树脂溶液含量为40%时，涂膜附着力为1级、铅笔硬度为3H,具有较好的力学性能；A-PUA树脂溶液的含量对凃膜柔韧性无明显影响。

目录

声明

1 绪论

1.1 氧阻聚简介

1.2 UV光固化技术概括

1.2.1 UV光固化技术的发展及特点

1.2.2 UV光固化技术的组成及原理

1.2.3 UV光固化技术的应用

1.3 自由基型光引发剂的研究进展

1.3.1 裂解型光引发剂的改性研究

1.3.2 夺氢型光引发剂的改性研究

1.4 UV树脂的研究进展

1.4.1 A2+B3 法

1.4.2 HBP扩链法

1.4.3 HPU扩链法

1.4.4 双键可控法

1.5 课题研究目的及内容

1.5.1 课题研究目的

1.5.2 课题研究内容

2 单组份光引发剂的制备及不同条件下光引发性能的研究

2.1 前言

2.2 实验部分

2.2.1 实验原料

2.2.2 实验仪器及设备

2.2.3 单组份光引发剂的制备

2.2.4 氨基化纳米二氧化硅的制备

2.2.5 产物表征及性能测试方法

2.3 结果与讨论

2.3.1 红外测试分析

2.3.2 紫外测试分析

2.3.3 透射电镜测试分析

2.3.4 光聚合反应影响因素探讨

2.4 本章小结

3 含胺四官能度聚氨酯丙烯酸酯的合成与涂膜性能研究

3.1 前言

3.2 实验部分

3.2.1 实验原料

3.2.2 实验仪器及设备

3.2.3 含胺羟基聚氨酯(A-PU-OH)的制备

3.2.4 MDI/HEA预聚体的制备

3.2.5 含胺四官能度聚氨酯丙烯酸酯（A-PUA）的制备

3.2.6 A-PUA在UV光固化涂料中的应用

3.3 产物表征及涂膜性能测试方法

3.3.1 -NCO基的滴定检测

3.3.2 红外光谱检测

3.3.3 核磁共振氢谱检测

3.3.4 热重分析检测

3.3.5 固化时间

3.3.6 附着力

3.3.7 铅笔硬度

3.3.8 柔韧性

3.4 结果与讨论

3.4.1 -NCO基滴定检测结果分析

3.4.2 产物红外测试分析

3.4.3 产物核磁氢谱测试分析

3.4.4 产物热重测试分析

3.4.5 光固化涂膜性能分析

3.5 本章小结

4 结论与展望

4.1 结论

4.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间研究成果