论文部分内容阅读
近年来，光固化（光聚合）技术获得了很多关注并成功应用在许多工业领域，光引发剂在光聚合过程中起着不可或缺的作用，所以制备具有特殊功能的新型光引发剂成为一个重要的研究方向。本研究利用有机硅具有低表面能和低表面张力的特性，设计合成了多种有机硅大分子光引发剂，它们具有在体系中自发上浮的能力，最终在体系中形成了浓度的梯度分布和表面的富集。在光照下，光引发剂浓度的梯度分布可以引发梯度聚合，为制备分子量梯度聚合物提供一种简单易行、可控性强、先进、环保的新途径；引发剂的表面富集作用为解决光聚合体系中氧阻聚的难题及为改善材料表面性能、调控微观形貌提供了一个新方法。该项研究为有机硅大分子光引发剂的应用提供理论依据和技术基础，并拓宽了有机硅的应用领域。具体研究内容和结论如下：1、使用小分子夺氢型光引发剂4-羟基二苯甲酮（简称HBP）与两种不同的硅油反应，得到了两种端位带有HBP的夺氢型有机硅大分子光引发剂HBP-Si-A和HBP-Si-X。通过红外（FTIR）、紫外（UV）、核磁（1H-NMR）、实时红外（RTIR）、凝胶色谱（GPC）、X射线光电子能谱（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）和X射线能量色散谱（EDS）等手段对引发剂的结构与性能进行了研究，结果表明：它们分别在290nm和255nm处出现了最大紫外吸收峰，并可以有效地引发光聚合。由于有机硅的低表面张力和低表面能，它们能够在体系中能自发地向表面迁移，在体系中形成浓度的梯度分布，进而引发梯度聚合，获得分子量梯度聚合物。由于其能自发上浮到体系表面，形成表面富集，所以能有效的抑制自由基光聚合中的氧阻聚作用。2、合成了具有不同硅含量（硅链段长度）的夺氢型含硅大分子光引发剂HBP-Si-A/B/C。通过FTIR、UV、1H-NMR、RTIR、GPC、SEM和接触角等手段对引发剂的结构与性能进行了研究，结果表明：HBP-Si-A/B/C都在290nm处出现了最大紫外吸收峰，它们都可以有效地引发体系光聚合。引发剂分子中硅含量的增大（硅链段的增长）可以明显提升它们在体系中的迁移能力，形成更显著的浓度梯度分布，进而引发更显著的梯度聚合。HBP-Si-A/B/C引发聚合形成的梯度聚合物膜的表面性能与其微观结构有着密切的联系。引发剂中硅含量的增加可以降低梯度聚合膜的表面能，产生更疏水的表面。由于HBP-Si-A/B/C表面的富集作用，可以有效抑制表面的氧阻聚现象，改变了表面微观形貌。3、使用裂解型光引发剂2-羟基-2-甲基-对羟乙基醚基苯基丙酮-1（简称2959）首先与对甲苯磺酰氯反应，进而和氨基硅油发生反应，得到了三种连接有2959的裂解型有机硅大分子光引发剂。通过FTIR、UV、1H-NMR、RTIR、GPC、XPS和SEM等手段对引发剂的结构与性能进行了研究，结果表明：裂解型有机硅大分子光引发剂NH2-2959-2，NH2-2959-4，NH2-2959-CC均在275nm处出现了最大吸收峰，并可以有效地引发光聚合。由于有机硅的低表面张力和低表面能，它们能够在体系中能自发地向表面迁移，在体系中形成浓度的梯度分布，进而引发梯度聚合，获得分子量梯度聚合物。但迁移能力弱于夺氢型有机硅光引发剂HBP-Si-A，引发梯度聚合的程度也没有HBP-Si-A所引发的显著。由于其能自发上浮到体系表面，形成表面富集，在一定程度上抑制了表面的氧阻聚现象，但不能完全消除，与夺氢型有机硅光引发剂HBP-Si-A相比，HBP-Si-A消除氧阻聚的能力更强.