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水性紫外光固化聚氨酯丙烯酸酯

魏燕彦  
【摘要】:本文以水性紫外光(Ultrayiolet,UV)固化聚氨酯丙烯酸酯为研究对象,针对水溶性和水乳液型聚氨酯丙烯酸酯制备及应用中的若干问题进行了深入的研究,并结合树脂的特殊结构创新性地将其应用于乳液聚合微凝胶中。 为了研究高固含低粘度的UV固化聚氨酯丙烯酸酯水溶液,设计了四种高羧基含量的树脂,并根据分子结构确定了合成路线,合成和表征了各自的分子结构树脂,考察了其在水中的溶解性,得到两种水溶性优良的且具有UV活性的聚氨酯丙烯酸酯预聚物:TDG和IDG,揭示羧酸含量不是聚合物获得优异水溶性的充分条件。通过对TDG和IDG水溶液流变行为的研究,发现其在浓度55%以下粘度都较低且增长缓慢,呈牛顿流体,是一种高固含低粘度的水溶液。 深入研究了溶剂用量对自乳化型聚氨酯丙烯酸酯的乳液相反转过程和乳液最终性能的影响,对相反转过程中的体系流变行为和电导率进行跟踪监测,发现一定量的溶剂丙酮可以大大降低乳液相反转过程的粘度,然而过量的溶剂会破坏乳液的稳定性,溶剂用量存在一个使乳液稳定的临界值。利用三角形相图和F-C两维相图对这一现象进行解释。同时研究了羧基含量对乳液相反转的影响,找到了使乳液稳定的羧基含量最低值。由于相反转受热力学和动力学双重因素的控制,搅拌转速对乳液稳定性亦有影响。通过对相反转过程的研究,得到了粒径均匀、贮存稳定的UV固化乳液,粒径可从20nm变化至130nm。 首次用乳液型聚氨酯丙烯酸酯在无外加乳化剂和交联剂的情况下,制得微凝胶,同时将其做为稳定剂和交联剂与甲基丙烯酸甲酯单体共聚合成复合型微凝胶。用GPC考察分子量的变化规律,得到微凝胶的合成动力学曲线。微凝胶动态流变行为的研究表明,其内部交联结构已经生成。测量了损耗角正切和复数粘度随频率的变化,发现其变化趋势与微凝胶的结构有密切关系。所有合成的微凝胶在四氢呋喃中都表现出极高的粘度和强烈的剪切变稀行为。对微凝胶溶胀行为的研究表明,微凝胶的溶胀与聚合物组成和交联密度有关。研究发现,做为一种软质微凝胶,聚氨酯微凝胶与硬质微凝胶有明显的不同,它具有在室温下成膜的能力。


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