紫外光固化超支化聚氨酯丙烯酸酯的制備與應(yīng)用.pdf

1、超支化聚合物因其獨(dú)特的三維空間結(jié)構(gòu)和大量的末端活性基團(tuán)，具有粘度低、溶解性好和反應(yīng)活性高等特點(diǎn)。隨著超支化聚合物的合成與表征方法的不斷完善，原料易得低廉，合成工藝簡單，超支化聚合物的構(gòu)建及其功能化應(yīng)用日趨受到廣大研究者的關(guān)注。
　　超支化聚氨酯丙烯酸酯兼具超支化聚合物和聚氨酯丙烯酸酯的特點(diǎn)，具有固化速度快，溶解性好和耐化學(xué)藥品性優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)，在UV光固化涂料中具有廣泛應(yīng)用前景。然而普通的超支化聚氨酯丙烯酸酯（HPUA）固化后表現(xiàn)出柔

2、韌性和附著力差等缺點(diǎn)，已有研究表明將柔性鏈引入端羥基超支化聚氨酯分子內(nèi)，可改善其柔韌性。但目前針對不同支化代數(shù)和不同柔性擴(kuò)鏈劑對超支化聚氨酯丙烯酸酯的結(jié)構(gòu)、性能及其應(yīng)用的影響還未見詳細(xì)研究。本論文主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下：
　　1．HPUA-x的合成與表征。以異佛爾酮二異氰酸酯（IPDI）和二乙醇胺（DOEA）為原料，經(jīng)“一步法”自縮聚反應(yīng)制備不同代數(shù)的超支化聚氨酯（HPU-OH-x）；再以聚乙二醇（PEG200）、IPDI和丙烯酸

3、羥乙酯（HEA）為原料合成一端為異氰酸基團(tuán)、另一端為雙鍵的預(yù)聚體IPDI/PEG200/HEA，將其接枝到HPU-OH-x后合成不同代數(shù)的超支化聚氨酯丙烯酸酯（HPUA-x）。本文獲得的HPUA-x的制備工藝其優(yōu)化條件為：IPDI/PEG200/HEA合成溫度為35℃，催化劑DBTDL用量為0.0375wt.％，反應(yīng)時間為120min；合成第四代超支化聚氨酯丙烯酸酯（HPUA-4）的溫度為70℃，催化劑DBTDL用量為0.05wt.%，

4、反應(yīng)時間為120min；并通過紅外（FT-IR）、核磁氫譜和碳譜（1H NMR和13C NMR）等先進(jìn)分析技術(shù)對對合成產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)和組成進(jìn)行了綜合表征。結(jié)果表明，成功合成了HPUA-x；HPUA-2、HPUA-3、HPUA-4和HPUA-5的支化度分別為0.83、0.80、0.78和0.73，HPUA-x熱分解溫度為165℃～465℃；HPUA-4與光引發(fā)劑1173配合固化時，固化速度快，表干時間為3s，柔韌性優(yōu)異為1mm，鉛筆硬度為HB

5、，附著力為3級。
　　2.HPUA-k的合成與表征。以IPDI、HEA（BDO和HEA、PEG600和HEA）為原料，合成不同擴(kuò)鏈劑的預(yù)聚體IPDI/HEA（IPDI/BDO/HEA、IPDI/PEG600/HEA），將其接枝到HPU-OH-4后合成不同鏈段的HPUA-k；并通過紅外（FT-IR）、核磁氫譜和碳譜（1H NMR和13C NMR）等先進(jìn)分析技術(shù)對對合成產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)和組成進(jìn)行了綜合表征。結(jié)果表明，成功合成了HPUA-k，

6、HPUA-0、HPUA-BDO和HPUA-PEG600的支化度分別為0.796、0.783和0.782。HPUA-k熱穩(wěn)定性與HPUA-x相似。HPUA-k與光引發(fā)劑1174配合固化后表明，HPUA-4性能最為優(yōu)異。
　　3.不同鏈段HPUA的光固化動力學(xué)研究。使用實(shí)時紅外（real time FT-IR）對不同鏈段的HPUA的UV光固化行為進(jìn)行研究，考察了引發(fā)劑的類型及其用量、引發(fā)劑的復(fù)配和 UV光強(qiáng)對光固化行為影響。結(jié)果表明，

7、在光強(qiáng)為25mW/cm2，復(fù)配引發(fā)劑1173和TPO的質(zhì)量比為1:1時，HPUA-4固化速快，在10s時，轉(zhuǎn)化率達(dá)80%。
　　4.HPUA-4的應(yīng)用及性能評價。將HPUA-4以不同比例加入雙酚 A型環(huán)氧丙烯酸樹脂或聚氨酯丙烯酸酯中，研究超支化聚合物添加量對其固化性能的影響，結(jié)果表明，隨著 HPUA-4添加量增加，環(huán)氧丙烯酸酯固化速度和柔韌性增大，附著力得到改善，硬度降低；添加量為10%，表干時間為3s，硬度為2H，柔韌性為1mm