紫外/湿气双固化聚硅氧烷丙烯酸酯固化行为及性能研究

摘要

聚有机硅氧烷树脂（也称有机硅）以Si-O-Si为单元链接交替连接构成主链，特殊的结构赋予其很多优异的理化性能，在航空航天、电子电器、日常生活等许多领域都具有十分重要的价值。本论文合成了一种可紫外光和湿气双重固化的聚硅氧烷丙烯酸酯(PSA)，可以先在紫外光辐射下实现树脂表面快速固化，提高表面硬度，减小表面污染，然后再室温湿气固化提高物理机械性能。 传统的小分子光引发剂极性较大，在引发聚硅氧烷树脂紫外光固化时与树脂相容性较差，影响光固化效率及固化后产物性能。通过实验合成了含硅的大分子光引发剂(1173-PMHS)，与聚硅氧烷结构相似，减小了光引发剂的极性，改善了与聚硅氧烷树脂的相容性，提高了光固化效率。同时由于有机硅的低表面能和低表面张力，光引发剂能够自发的向固化体系表面迁移，使表面引发剂浓度增大，能够有效防止氧阻聚。 本论文利用端羟基聚二甲基硅氧烷树脂(107)和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)在催化剂作用下进行水解缩合反应，制备了同时含有可紫外光固化的C=C基团和可湿气固化的Si-OCH3基团的聚硅氧烷丙烯酸酯树脂。采用IR，NMR等手段对其结构进行了表征;用丙烯酸异辛酯(2-EHA)为活性稀释剂，利用实时红外(FT-IR)研究了活性稀释剂用量对双固化聚硅氧烷丙烯酸酯树脂(PSA)光聚合的影响;通过红外跟踪研究了固化顺序（先光固化后湿气固化和先湿气固化后光固化）对体系中C=C双键和Si-OCH3基团转化率的影响。对于湿气固化过程，研究了催化剂种类和用量对湿气固化的影响;计算出在40％RH环境下双固化树脂湿气固化反应活化能。研究结果如下: 1.环己烷为溶剂，探讨了107树脂相对分子质量和原料配比对合成产物性能的影响，结果表明107树脂相对分子质量为30000，KH570加入量为10 wt％时产物性能良好。 2.丙烯酸异辛酯为稀释剂，增大稀释剂含量，固化体系粘度迅速减小后变化不再明显;光固化速率先提高后逐渐下降;固化产物的拉伸强度逐渐提高，断裂伸长率在一定范围内先增大后减小。 3.先光后湿的固化顺序更有利于使体系达到高的转化率。 4.不同的固化顺序得到的树脂主题结构不同，导致了固化产物玻璃化转变温度的差异，DSC结果显示双固化树脂具有优良的耐低温性能。 5.合成的1173-PMHS与PSA相容性良好，引发PSA光聚合时效率优于1173，紫外吸收测得最大吸收波长与小分子光引发剂1173相同。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 有机硅树脂概述

1．2．1 有机硅树脂定义

1．2．2 有机硅树脂结构与特性

1．2．3 有机硅树脂发展及应用

1．3 紫外光固化技术概述

1．3．1 紫外光固化技术特点

1．3．2 紫外光固化体系及机理

1．3．3 紫外光固化技术的发展及应用

1．4 紫外光固化有机硅材料研究进展

1．4．1 水解缩合法

1．4．2 酯交换法

1．4．3 硅氢加成法

1．4．4 环氧开环法

1．5 含硅大分子光引发剂研究进展

1．6 课题的目的、意义及研究内容

1．6．1 课题的目的及意义

1．6．2 课题的研究内容

第二章 双固化树脂的合成与表征

2．1 实验原料和仪器

2．1．1 实验原料

2．1．2 实验仪器

2．2 PSA的制备及表征

2．2．1 PSA的制备

2．2．2 结构表征与性能测试

2．3 结果与讨论

2．3．1 原料配比对反应的影响

2．3．2 产物红外表征

2．3．3 产物1H-NMR表征

2．4 本章小节

第三章 PSA固化行为及性能研究

3．1 实验原料和仪器

3．1．1 实验原料

3．1．2 实验仪器

3．2 结构表征与性能测试

3．2．1 拉伸强度测试

3．2．2 剪切强度测试

3．2．3 硬度测试

3．2．4 红外跟踪

3．2．5 热性能测试

3．2．6 DSC测试

3．2．7 固化深度测定

3．2．8 紫外光固化

3．2．9 湿气固化

3．3 结果与讨论

3．3．1 双固化反应

3．3．2 稀释剂对固化反应的影响

3．3．3 湿气固化反应

3．3．4 双固化树脂固化深度测定

3．3．5 固化顺序对固化的影响

3．4 本章小节

第四章 1173-PMHS的合成与表征

4．1 实验原料和仪器

4．1．1 实验原料

4．1．2 实验仪器

4．2 1173-PMHS的合成

4．2．1 溶剂的选择

4．2．2 四氢呋喃的精制

4．2．3 碱胶的制备

4．2．4 1173-PMHS的合成

4．3 结构表征与性能测试

4．3．1 紫外吸收测试

4．3．2 XPS测试

4．3．3 溶剂溶解性测定

4．4 结果与讨论

4．4．1 产物红外表征

4．4．2 产物1H-NMR表征

4．4．3 1173-PMHS的紫外吸收及降解性能

4．4．4 1173-PMHS光聚合性能研究

4．4．5 1173-PMHS迁移性能研究

4．5 本章小结

第五章 结论

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

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