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《北京化工大学》 2009年
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多官能度单体的合成及光聚合性能研究

肖鸣  
【摘要】: 光固化技术早在20世纪80年代就被誉为是一项绿色技术,具有固化速度快、污染少、节能和固化产物性能优异等优点,广泛应用于涂料、油墨、胶粘剂、成像、微电子、齿科修复和生物材料等领域。单体是光固化体系中必不可少的一种重要组分,不仅可以降低体系的粘度,还能影响固化体系的聚合动力学、聚合程度以及所生成聚合物材料的各种性能。多官能度单体通常是指含有2个或2个以上的光活性基团的化合物,具有固化速度快、挥发性低、可以赋予固化膜交联结构等优点。本文采用环状碳酸酯与仲胺的开环反应,合成了两种多官能度的低粘度氨酯丙烯酸酯单体;利用胺和丙烯酸酯的迈克尔加成反应,合成了一系列五官能度以上(甲基)丙烯酸酯单体;并研究了这些单体的光聚合过程、固化后材料的机械物理性能,同时探讨了这些单体的光固化动力学行为。 1.用碳酸乙烯酯与N-乙基乙醇胺反应,合成了一种两官能度的氨酯丙烯酸酯单体,N-(2-(丙烯酰基)乙基)N-乙基2-(丙烯酰基)乙基氨基甲酸酯(AEAEC)。光固化动力学结果表明,聚合速率R_p与I_0~(0.7)呈正比关系,表明在聚合过程中既发生了单分子链终止反应,又发生了双分子链终止反应。随着引发剂浓度的增加,AEAEC的聚合速率随之增大,而达到最大聚合速率的时间则随之缩短。R_p与[A]~(0.5)呈线性关系。DMA结构表明,其固化产物的储能模量及交联密度均优于商业化的两官能度单体TPGDA。 2.通过带羟基的胺与碳酸乙烯酯的反应合成了三官能度单体2-(丙烯酰基)乙基二(2-(丙烯酰基)乙基)氨基甲酸酯(AEBAC)。光固化动力学研究表明,随光强及光引发剂浓度的增加,其聚合速率及双键转化率均有所增加。同时,聚合速率R_p与I_0~(0.5)及[A]~(0.5)呈线性关系。粘度测试表明,其粘度远低于商业化的三官能度单体TMPTA;同时,机械性能结果表明,光固化产物的储能模量与TMPTA固化产物类似,但交联密度要高于TMPTA的固化产物。因此,2-(丙烯酰基)乙基二(2-(丙烯酰基)乙基)氨基甲酸酯可以作为光固化配方中的活性稀释剂,用于喷墨油墨、无溶剂涂料等光固化领域。 3.通过迈克尔加成反应合成了一种六官能度含氮的丙烯酸酯单体2,2-二(甲基3-(三(2-(丙烯酰氧基)乙基)氨基)丙烷)丁基3-(二(2-(丙烯酰氧基)乙基)氨基)丙烷)丙烷(MABAPP)。光固化动力学研究表明,MABAPP具有较高的聚合速度及双键转化率。同时R_p与I_0~(0.5)和[A]~(0.5)均呈线性关系。MABAPP不仅可以作为活性单体用于光固化体系,同时也可以作为双分子光引发剂体系的助引发剂。 4.通过迈克尔加成反应合成了三种不同官能度含氮的甲基丙烯酸酯单体PMDETA、HMTETA和HMTEPA。光固化动力学研究表明,HMTEPA的初始聚合速率略低于PMDETA和HMTETA,但其最终转化率是最高的。同时三种单体的R_p与I_0~(0.5)和[A]~(0.5)均呈线性关系。DMA结果表明,PMDETA固化后产物的储能模量最大,玻璃化转变温度最高。
【学位授予单位】:北京化工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:O631.3

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