【摘 要】
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UV固化有机无机杂化涂料,因综合紫外光固化技术和有机无机杂化技术两种技术的长处,而备受关注,成为材料科学热点研究对象。线性聚合物因存在粘度较大、与无机粒子的相容性较
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UV固化有机无机杂化涂料,因综合紫外光固化技术和有机无机杂化技术两种技术的长处,而备受关注,成为材料科学热点研究对象。线性聚合物因存在粘度较大、与无机粒子的相容性较差等问题,作为杂化涂料的有机相,不能完全发挥出杂化涂料的优点。具有特殊空间立体构造的超支化聚合物(HBP,Hyperbranched Polymer),其构造决定了它的特性:粘度不随分子量的上升显剧增大,活性端基较多,能包容大量无机粒子,可作为杂化涂料的有机相。本论文利用自制的超支化聚氨酯丙烯酸酯(HPUA)作为杂化涂料的有机相,以合成的改性硅溶胶作为杂化涂料的无机相,制备出性能突出的光固化HPUA/Si O2杂化涂料。论文的研究内容和成果如下:(1)用异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)、1,6-己二醇和丙三醇(GL)作为材料,通过调节温度、反应时间和滴加速度等条件,制备了含扩链剂的无色透明液体超支化聚氨酯(HPU-OH),经水洗,干燥得到白色粉末。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和核磁共振仪对产物构造进行了表征,发现产物结构中含有大量的氨基甲酸酯键和羟基,说明超支化聚氨酯被成功合成;采用热重分析和差示扫描量热仪检测了产物的热性能,发现产物具有较高的玻璃化转变温度。(2)通过异氟尔酮二异氰酸酯-丙烯酸羟乙酯(IPDI-HEA)半加成物对自制的超支化聚氨酯进行改性,合成了HPUA。通过对其反应条件的探讨,探究出合成HPUA的最佳反应条件:温度在65℃和催化剂用量为0.08wt%。并将其制得了UV固化涂料。利用红外光谱和核磁共振对产物构造进行表征,表明HPU-OH上已经成功接上了HEA;利用热重分析对其分解历程进行了测试,发现HUP-OH和HPUA的分解历程相似;利用差示扫描量热仪对其玻璃化转变温度(Tg)进行了测试,发现HPUA的Tg明显低于HPU-OH;最后研究了低聚物的含量对涂膜力学性能的影响,发现低聚物用量在60%时,涂层的力学性能较好,柔韧性、硬度、附着力分别是1mm、2H和1级。(3)运用溶胶凝胶法,在酸性催化条件下合成了改性硅溶胶。将其加入到低聚物中制备了超支化基UV固化杂化涂料。通过热重分析检测了杂化涂膜的热稳定性,发现杂化涂膜的热稳定性比纯聚合物固化膜要高;通过扫描电镜观察了杂化涂膜的形貌特征,发现硅溶胶的加入能提高杂化体系的交联密度;并研究了硅溶胶用量对杂化涂膜的柔韧性、硬度、附着力、耐溶剂性、耐腐蚀性和耐磨性产生的影响,发现16%的硅溶胶制备的杂化涂料综合性能较好,柔韧性、铅笔硬度和附着力分别达到了2mm、4H、1级,并且涂膜的耐溶剂性、耐腐蚀性和耐磨性都比较优异。
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