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树枝状聚氨酯丙烯酸酯的合成与应用

卢伟红  
【摘要】: 紫外光固化涂料因其优异的性能和绿色环保在现代涂料领域中取得了高速的增长和广泛的应用。树枝状大分子则是正蓬勃兴起的一类特殊结构的大分子聚合物,由于其独特的结构和性能,在近二十年内引起了科学家们浓厚的兴趣和工业界的广泛关注,在高分子合成和应用领域非常活跃。树枝状大分子为三维的立体构型,结构比较对称,相对于传统的相同分子量的线性大分子来说,具有较低的熔融粘度,优良的溶解性能及与基材高的附着力,因此在涂料领域有着广阔的应用前景。本论文论述了合成新型结构的树枝状聚合物并将其改性为紫外可光固化的(甲基)丙烯酸化树脂和聚氨酯丙烯酸酯的过程。同时,配合环氧树脂,共混为可紫外光固化和热固化的双固化树脂,并对固化膜性能进行了研究。主要研究内容如下: (1)树枝状(甲基)丙烯酸化树脂的合成及紫外光固化性能研究 在优化条件下,合成了0.5G,1.5G两个半代数的聚酰胺-胺(PAMAM),即由亲核引发核开始,乙二胺与甲基丙烯酸甲酯进行Micheal加成反应和酰胺化缩合反应制得,用过量的原料来缓解副反应的发生。然后,用三羟甲基氨基甲烷对该PAMAM进行接枝,合成了低代数的端羟基的树枝状聚酰胺-胺。采用FT-IR和1H NMR对产物进行了结构表征:检测结果与预期目标一致。再通过甲基丙烯酸缩水甘油酯对端羟基的聚酰胺-胺进行改性,得到了骨干结构相同,不同代数的可紫外光固化树脂聚合物,并对其固化膜性能进行测定。 (2)光固化聚氨酯丙烯酸酯的合成及性能研究 通过丙烯酸羟乙酯和甲苯-2,4-二异氰酸酯(异氟尔酮二异氰酸酯)对(甲基)丙烯酸化的聚酰胺-胺进行进一步的改性,合成出带有多个双键官能团的可紫外光固化的树枝状聚氨酯丙烯酸酯树脂,并对其进行了表征。测定了聚氨酯丙烯酸酯的粘度特性,研究了温度和稀释单体的加入对其粘度的影响。研究结果表明:该齐聚物具有较低的粘度,并随稀释单体的加入其粘度下降更快。同时,讨论了光引发剂、光引发剂含量、稀释单体含量以及不同树脂单体结构对光固化速度的影响。其涂膜性能试验表明:该齐聚物符合紫外光固化涂料的要求,并具有较好的综合性能。 (3)紫外光、热双固化树脂的性能研究 将所得树枝状聚氨酯丙烯酸酯树脂与环氧树脂共混,加入Darocure-1173,BPO两种不同的引发剂引发聚合,得到了可光、热双重固化的树脂齐聚物。它解决了光固化程度不深的问题,而且由于环氧树脂的加入,缓解了聚氨酯固化膜硬度与柔韧性的矛盾,得到了各项性能优异的固化膜。


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