水溶性含硅光引發(fā)劑的合成與調(diào)控水溶性單體梯度聚合.pdf

1、隨著人們生活質(zhì)量的提高和環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，工業(yè)生產(chǎn)中的污染問題越發(fā)的引起了人們的重視。水性紫外光固化材料是新一代綠色環(huán)?；ぎa(chǎn)品，具有無污染、無毒、安全環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。水作為光固化體系的溶劑有很多優(yōu)勢(shì)，比如成本較低，實(shí)用性強(qiáng)，無毒性和不易燃。在水性光固化體系中，水溶性光引發(fā)劑充當(dāng)著重要的角色，近些年來，合成新型水溶性光引發(fā)劑引起了人們的關(guān)注。本課題借助硅樹脂表面能和張力較小的性質(zhì)，并引入光活性基團(tuán)和親水基團(tuán)，得到一系列在水體系內(nèi)具有自發(fā)上浮能

2、力的水溶性有機(jī)硅大分子光引發(fā)劑。該光引發(fā)劑自發(fā)向體系表層的富集作用可以最終在水體系中形成濃度梯度分布，在紫外光輻射條件下，可以引發(fā)梯度光聚合，制備分子量梯度聚合材料。這種制備分子量梯度聚合物方法結(jié)合了光聚合、水體系及有機(jī)硅的特性，具有環(huán)保，高效，簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)未來的“綠色”工業(yè)有著潛在的應(yīng)用價(jià)值。另外，引發(fā)劑的表面富集能夠調(diào)控材料表面形貌，優(yōu)化表面性能，還可以有效地解決氧阻聚問題。
　　 詳細(xì)研究?jī)?nèi)容與所得結(jié)論:
　　

3、1.通過利用光引發(fā)劑對(duì)苯甲酰苯酚（縮寫HBP）的衍生物和光引發(fā)劑2-羥基-4'-(2-羥乙氧基)-2-甲基苯丙酮（商品名2959）的衍生物和氨烷基硅油反應(yīng)，合成了雙官能度的奪氫型和裂解型兩類水溶性有機(jī)硅大分子光引發(fā)劑。通過凝膠滲透色譜(GPC)和核磁共振(1H-NMR)對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了確定。利用多種測(cè)試方法，包括UV、RTIR、EDS、XPS、SEM和GPC等，詳細(xì)考察了產(chǎn)物結(jié)構(gòu)對(duì)其紫外吸收、光聚合動(dòng)力學(xué)、自上浮性能及水溶性的影響。研究結(jié)

4、果證實(shí):合成的奪氫型和裂解型水溶性大分子有機(jī)硅光引發(fā)劑與相應(yīng)的小分子光引發(fā)劑HBP和2959相比，顯示了相對(duì)較好的水溶性和光引發(fā)活性。紫外吸收顯示兩種引發(fā)劑各自在286nm和260nm附近有著很強(qiáng)的吸收能力，能夠引發(fā)單體快速聚合;聚硅氧烷賦予了引發(fā)劑在水溶液中的自發(fā)上浮能力，并使得其濃度在水體系垂直方向上，自上而下呈現(xiàn)出遞減的趨勢(shì)，因此能夠引發(fā)水溶性單體梯度聚合，制備梯度材料。
　　 2.為了考察光敏基團(tuán)的數(shù)目和種類對(duì)引發(fā)水體系

5、梯度聚合的影響，我們?cè)赪-Si-HBP2-A和W-Si-(2959)2基礎(chǔ)上合成了多官能度和復(fù)合型水溶性有機(jī)硅大分子光引發(fā)劑W-Si-HBP4-A和W-Si-HBP2-(2959)2，通過GPC和1H-NMR對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了確定。通過溶解性測(cè)試、UV、RTIR、XPS、GPC、SEM和EDS等對(duì)引發(fā)劑溶解性、紫外吸收、光聚合動(dòng)力學(xué)、上浮能力、氧阻聚作用以及引發(fā)梯度聚合進(jìn)行了系統(tǒng)研究。研究結(jié)果顯示，所合成兩類引發(fā)劑具有相對(duì)較好的水溶性。UV

6、測(cè)試顯示W(wǎng)-Si-HBP4-A在286nm處有著最大吸收，而復(fù)合型光引發(fā)劑W-Si-HBP2-(2959)2不僅在286nm附近有著最大吸收外，而且在260nm附近的吸收也有所增強(qiáng)，可以更加有效地利用紫外光能。與雙官能度光引發(fā)劑相比，多官能度光引發(fā)劑具有更高的光引發(fā)活性，可以更快速地引發(fā)單體聚合。水溶性光引發(fā)劑W-Si-HBP4-A和W-Si-HBP2-(2959)2在水體系中無需借助外力和能耗，能夠自動(dòng)上浮，在水性體系垂直方向呈現(xiàn)出含

7、量的梯度分布，同樣引發(fā)水性光固化體系的梯度聚合。另外，引發(fā)劑向固化體系表面的富集作用可以有效減緩氧阻聚。
　　 3.為了考察有機(jī)硅鏈段長(zhǎng)短對(duì)光聚合性能及上浮性能的影響，利用光引發(fā)劑對(duì)苯甲酰苯酚HBP分別和有機(jī)硅鏈段長(zhǎng)短不同的氨烷基硅油A-Si-A/B/C反應(yīng)，合成了三種水溶性有機(jī)硅大分子光引發(fā)劑W-Si-HBP2-A/B/C，利用GPC和1H-NMR確認(rèn)了產(chǎn)物結(jié)構(gòu)。利用溶解性測(cè)試、UV、RTIR、XPS、GPC、SEM和接觸角(

8、CA)等對(duì)產(chǎn)物的溶解性、紫外吸收、光聚合動(dòng)力學(xué)、上浮能力、以及在水體系中引發(fā)梯度聚合進(jìn)行了系統(tǒng)考察。研究證實(shí):與HBP相比，光引發(fā)劑W-Si-HBP2-A/B/C在水中均有著相對(duì)較好的溶解能力。紫外吸收測(cè)試顯示W(wǎng)-Si-HBP2-A/B/C在286nm附近都有著最大的紫外吸收且均可以有效地引發(fā)單體聚合。隨著有機(jī)硅鏈段的增長(zhǎng)，其在水中溶解度和光引發(fā)活性逐漸降低，在水體系當(dāng)中的上浮能力逐步增強(qiáng)。光引發(fā)劑W-Si-HBP2-A/B/C均能引發(fā)