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紫外光固化高性能树脂体系的研究

作　者: 刁兆银
导　师: 顾嫒娟
学　校: 苏州大学
专　业: 材料学
关键词: 不饱和聚酯树脂双马来酰亚胺环氧丙烯酸酯紫外光固化热稳定性
分类号: TQ320
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

紫外光固化技术替代传统的固化工艺已经成为在发展新产品时被广泛使用的技术。紫外光固化具有低能耗、高产率的优点,提高了工业生产的效率,所以在工业上大量应用在涂料、油墨和胶粘剂工业等领域。紫外光固化涂料主要是由低聚物、活性单体、光引发剂体系三部分组成。低聚物是紫外光固化涂料的主要组成部分,决定了涂膜的主要性能如硬度、柔韧性、附着力等。本文选用的低聚物是不饱和聚酯(UP)和环氧丙烯酸酯(EA)。不饱和聚酯树脂是由饱和二元醇与饱和的及不饱和的二元酸缩聚而成的聚合物在活性单体(比如苯乙烯)中的溶液。由于它综合性能优良,成型多样化而被广泛应用。环氧丙烯酸酯是当前应用最广泛的低聚物,以其为低聚物的UV固化涂料在固化后,涂膜光泽度高、硬度大、耐化学品性优异。利用环氧E-5l合成了紫外光固化的环氧丙烯酸酯低聚物,并对其结构进行了表征。设计制备了光固化体系,其中二缩三丙二醇二丙烯酸酯作为活性稀释剂,2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化磷作为光引发剂。不饱和聚酯和环氧丙烯酸酯作为低聚物耐热性不足,不能用于耐热性较高的领域,而双马来酰亚胺(BMI)是耐热树脂品种的典型代表。因此,为满足现代工业对UV固化的耐热树脂日益增长的需求,本文设计并制备了可UV固化的耐热双马来酰亚胺改性不饱和聚酯树脂和环氧丙烯酸酯树脂,并探索了最佳制备工艺,研究了体系组成——结构——性能的关系规律。研究结果表明,纯BMI不能进行UV固化,但是BMI与UP和EA组成的改性体系可以实现UV固化,并形成交联网络结构。用红外跟踪监测不饱和聚酯树脂光固化过程并研究了光引发剂体系中辐射时间与双键转化率的关系,同时测试了其附着力、耐水性、耐化学品性、热稳定性等性能。结果显示,BMI加入使得其耐水性、耐化学品性都得到了较大的改善,同时BMI的加入提高了体系的热降解温度。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章绪论  10-30
  1.1 紫外光（UV）固化涂料的研究意义与背景  10
  1.2 UV 固化特点及发展概况  10-12
  1.3 UV 固化机理  12-13
  1.4 UV 固化的原料  13-25
    1.4.1 低聚物  14-20
    1.4.2 活性稀释剂  20-21
    1.4.3 光引发剂  21-25
  1.5 UV 固化设备  25-26
    1.5.1 低压汞灯  25
    1.5.2 中、高压汞灯  25-26
  1.6 UV 固化中氧气的阻聚作用  26-27
    1.6.1 增加光引发剂用量或提高光强度法  26
    1.6.2 聚酯薄膜覆盖法  26
    1.6.3 物理方法将氧气与固化体系薄膜隔离  26-27
    1.6.4 延长光固化时间法  27
    1.6.5 对低聚物和单体进行改性  27
    1.6.6 在涂料中添加抗氧剂  27
  1.7 UV 固化双马来酰亚胺的研究进展  27-28
  1.8 本课题研究目的与意义  28-30
第二章 UV 固化UP/BMI 树脂体系的研究  30-52
  2.1 前言  30
  2.2 实验部分  30-31
    2.2.1 主要原料和实验仪器  30
    2.2.2 固化膜的制备  30-31
  2.3 性能测试与结构表征  31-33
    2.3.1 红外（IR）分析  31-32
    2.3.2 元素分析  32
    2.3.3 固化物中的凝胶含量  32
    2.3.4 耐溶剂性测试  32-33
    2.3.5 附着力  33
    2.3.6 表干时间  33
    2.3.7 耐水性测试  33
    2.3.8 耐酸碱性测试  33
    2.3.9 介电性能  33
    2.3.10 热失重（TG）分析  33
  2.4 结果与讨论  33-51
    2.4.1 树脂体系各基本组成的UV 反应性  33-34
    2.4.2 光引发剂含量的确定  34
    2.4.3 表干时间  34-35
    2.4.4 凝胶转化率  35-36
    2.4.5 BMI 含量对体系转化率的影响  36-37
    2.4.6 BmUTn 体系的UV 固化机理初探  37-40
    2.4.7 BUT 体系的附着力  40-41
    2.4.8 耐酸碱性及耐水性  41-42
    2.4.9 耐溶剂性  42-43
    2.4.10 介电性能  43-44
    2.4.11 热稳定性  44-46
    2.4.12 降解动力学参数  46-51
  2.5 本章小结  51-52
第三章 UV 固化EA/TPGDA/BMI 体系的研究  52-63
  3.1 前言  52
  3.2 实验部分  52-53
    3.2.1 主要原材料和实验仪器  52-53
    3.2.2 固化膜的制备  53
  3.3 性能测试与结构表征  53
  3.4 结果与讨论  53-61
    3.4.1 环氧丙烯酸酯的合成及表征  53-56
    3.4.2 树脂体系各基本组成的UV 反应性  56
    3.4.3 BmUTTn 体系固化前后的红外表征  56-57
    3.4.4 BmUTTn 体系的附着力  57-58
    3.4.5 耐酸碱性及耐水性  58
    3.4.6 耐溶剂性测试  58-59
    3.4.7 介电性能  59
    3.4.8 热稳定性  59-61
  3.5 本章小结  61-63
第四章结论  63-64
参考文献  64-72
攻读学位期间本人出版或公开发表的论著、论文  72-73
致谢  73-74

紫外光固化高性能树脂体系的研究

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