松香醇基聚氨酯丙烯酸酯的合成及UV固化研究

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紫外光固化技术具有经济、环保、高效、节能等众多优点,而广泛应用于涂料、印刷油墨、胶黏剂等领域。紫外光固化涂料是一种新型绿色环保UV固化产品,最有望取代传统的溶剂型涂料。本文利用可再生资源松香的改性衍生物饱和松香三元醇(RA)、马来酸酐(MA)和一缩二乙二醇(DEG)合成松香醇酯多元醇(RAPE),再将RAPE与异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)反应,利用季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)作为封端剂进行封端,合成了新型九官能松香醇基聚氨酯丙烯酸酯(RAPUA),将其作为紫外光固化涂料的预聚物,对涂膜性能进行了研究。主要内容如下:  首先,将饱和松香三元醇与马来酸酐(MA)和一缩二乙二醇(DEG)分别进行单酯化反应合成了松香醇酯多元醇。考察了反应温度和时间、催化剂种类及用量对单酯化反应过程的的影响。经实验得出最佳的合成工艺:第一步单酯化反应的最佳温度为110℃,反应时间为5h;第二步单羟基酯化反应的最佳的反应温度为180℃,反应时间6h,催化剂及用量为0.15wt%的对甲苯磺酸(P-TSA)。通过红外光谱分析对合成的产物进行表征,结果与目标产物相符。  其次,以松香醇酯多元醇(RAPE),异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI),季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)为原料,通过本体聚合法,两步反应合成了新型九官能度的松香醇基聚氨酯丙烯酸酯(RAPUA),实验探讨了最佳的工艺条件:第一步,RAPE与IPDI反应,反应温度55℃、催化剂DBTDL用量0.6wt%、反应时间2.5h。第二步,向RAPE—IPDI中加入定量的封端剂PETA,反应温度75℃、催化剂DBTDL用量0.8wt%、反应时间3h,阻聚剂对苯二酚用量为体系总质量的0.3wt%,红外光谱分析得到目标产物。  最后,将预聚物RAPUA与光引发剂、活性稀释单体、助剂混合均匀,制备涂膜并对其性能测试表征。探讨了涂料配方组成和光固化工艺条件。确定了最合适的涂料配方和光固化工艺:采用3wt%的Irgacure184∶TPO=6∶4的复配光引发剂;35wt%的TMPTA∶TPGDA=7∶3的混合活性稀释单体;紫外光照射距离为15cm、固化时间35s。在其它固化条件相同前提下,对RAPUA与两种市售同类产品SM6901和6145-100的固化膜性能比较。结果表明,RAPUA固化膜的铅笔硬度、耐酸碱性、热稳定性都较好于市售产品,柔韧性、附着力稍差。
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