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《浙江大学》 2007年
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聚氨酯丙烯酸酯紫外光固化工艺

刘波  
【摘要】: 聚氨酯丙烯酸酯作为一种紫外光固化涂料,具有固化速度快、能耗低、限制易挥发有机物质的排放等特点,因此被广泛应用在木材、皮革、金属装饰、印刷、光纤包覆等领域。聚氨酯丙烯酸酯的紫外光固化受很多因素的影响,包括自身组成和光固化条件的影响。 本课题以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚乙二醇(PEG)、丙烯酸羟丙酯(HPA)为原料本体方法合成的聚氨酯丙烯酸酯齐聚物为研究对象,详细考察光引发剂、活性稀释剂和叔胺协同剂对聚氨酯丙烯酸酯紫外光固化的影响,为获得满意的光固化体系提供了理论依据。通过气相色谱-质谱对六种光引发剂安息香双甲醚(651)、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(1173)、1-羟基-环己基-苯基甲酮(184)、2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦(TPO)、4-苯甲酰基-4’-甲基-二苯硫醚(BMS)、异丙基硫杂葸酮(ITX)的光解产物进行分析。研究光引发剂对涂膜表干时间和固化膜凝胶率的影响,认为均裂碎片型光引发剂中651能够使涂膜最快达到表干,TPO的凝胶率最低;氢转移型光引发剂与助引发剂配合使用,涂膜的表干时间都较短,凝胶率也较高。TPO、1173、184适合在有耐黄变要求的场合中使用;引发剂用量占预聚物总量的4%~5%时效果最佳。通过对两种活性稀释剂三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)的研究,认为TPGDA有助于提高固化膜的伸长率,TMPTA有助于提高固化膜的强度,TPGDA用量占预聚物总量30%时效果最佳,TMPTA用量占预聚物总量15%时效果最佳,两种活性稀释剂配合使用可以同时提高固化膜的伸长率和强度。通过对四种叔胺协同剂三乙胺(TEA)、三乙醇胺(TEOA)、4-二甲氨基-苯甲酸异辛酯(EHA)、4-二甲氨基-苯甲酸乙酯(EDAB)的研究,比较几种叔胺的活性,EDAB和EHA高于TEOA和TEA。叔胺的加入有利于提高固化膜的拉伸性能,在附着力方面,EHA和EDAB优于TEA和TEOA。 聚氨酯丙烯酸酯紫外光固化一般在空气中进行,氧气的阻聚作用将是影响光固化速度和光固化程度的重要因素。尝试了几种物理抗氧的方法,包括聚酯薄膜覆盖法、 氮气保护法、延长光照时间法以及提高光照强度法,达到了一定的抗氧目的,但由于操作困难和成本增加,工业中无法运用。研究了三种用乙二硫醇改性聚氨酯丙烯酸酯的化学抗氧方法,包括硫醇直接改性法、硫醇替代部分PEG改性法和两种不同结构聚氨酯丙烯酸酯共混使用法。乙二硫醇直接加入法能够缩短涂膜表干时间、防止固化膜发黄,固化膜的凝胶率会下降,但是不会影响其拉伸性能和附着能力。乙二硫醇代替部分PEG合成聚氨酯丙烯酸酯法能够大大缩短涂膜表干时间(乙二硫醇代替5%的PEG,合成出的聚氨酯丙烯酸酯表干时间可以缩短近14倍)、防止固化膜发黄、提高固化膜的凝胶率,而且能够保证其具备良好的拉伸性能和附着能力。乙二硫醇、IPDI、HPA合成的聚氨酯丙烯酸酯与未改性的聚氨酯丙烯酸酯混合使用能够缩短涂膜表干时间,不能防止固化膜发黄,固化膜的凝胶率会下降,但是不会影响其拉伸性能和附着能力。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TQ630.6

【引证文献】
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