超支化聚氨酯丙烯酸酯的合成、光聚合及对环氧丙烯酸酯增韧研

摘要

超支化聚合物独特的三维空间立体结构使其具有各种独特的性能，如良好的溶解性、低粘度、大量的末端官能团等。并且超支化聚合物合成工艺简单、成本低廉，因而一度成为人们争相研究的热点。近二十年来，超支化聚合物已在合成方法、表征手段、理论分析等方面取得了突破性进展，在纳米材料、光电材料、医用材料以及涂料等诸多领域得到了初步应用。
　　 本文对超支化聚合物的结构特征、性能特点、应用领域、合成方法和发展方向等方面作了简要介绍。采用“一步法”合成路径，以低廉的商品化原料，设计合成了一种新型的可以紫外光辐射固化的超支化聚氨酯丙烯酸酯(HPUA)。通过核磁氢谱(1H NMR)和红外光谱(FTIR)对HPUA的分子结构进行了表征。同时由凝胶渗透色谱(GPC)测定了其分子量及分子量分布，其分别为7714 g mol-1和1.24。
　　 超支化聚合物在涂料领域的应用主要是作为环氧树脂的增韧剂。将HPUA作为添加剂加入光固化双酚A环氧丙烯酸酯(EB600)和反应性单体三缩三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)混合体系中，研究了体系的粘度随HPUA含量的变化。另外，在加入光引发剂前提下，体系在紫外灯辐射下快速固化成膜，具有较高的光固化速率和双键转化率。研究了不同HPUA含量情况下，固化膜的聚合反应动力学的变化。同时，对于不同组分固化膜的力学性能、动态热力学性能等变化规律进行了探讨。研究结果发现，当HPUA的百分含量低于10％时，固化膜的拉伸强度得到了明显改善，而其模量并没有损失，EB90HPUA10膜的拉伸强度达62.56 Mpa。不仅如此，固化膜的断裂伸长率随着HPUA百分含量的增大而增大，EB70HPUA30膜的断裂伸长率高达130％，几乎是纯EB600树脂膜的两倍。此外，从DMTA测试数据上发现，体系的Tg随着HPUA的加入而呈下降趋势；Ts/Tg的比值没有太大变化说明了HPUA和EB600/TPGDA树脂具有很好的相容性。