【摘 要】
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相比于从原料直接到最终产物的一次固化成型,二阶段固化过程中存在独特的中间产物状态,可根据特定的应用场景设计相应的固化体系,并通过单体及配方设计制备出性能差异较大的中间产物和最终产物,以满足使用要求,在大型器件的远距离运输、空间展开、制备复杂形状制品等方面有着独特的优势。然而,目前已有的二阶段固化体系存在中间产物储存稳定性差、第二阶段反应前后力学性能提升较小等问题,限制了二阶段固化的应用。为解决上述
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相比于从原料直接到最终产物的一次固化成型,二阶段固化过程中存在独特的中间产物状态,可根据特定的应用场景设计相应的固化体系,并通过单体及配方设计制备出性能差异较大的中间产物和最终产物,以满足使用要求,在大型器件的远距离运输、空间展开、制备复杂形状制品等方面有着独特的优势。然而,目前已有的二阶段固化体系存在中间产物储存稳定性差、第二阶段反应前后力学性能提升较小等问题,限制了二阶段固化的应用。为解决上述问题,本论文研究了丙烯酸酯-硫醇的热-热二阶段固化体系和丙烯酸酯-环氧树脂的光-热二阶段固化体系,制备出的中间产物和最终产物具有明显的性能差异。丙烯酸酯-硫醇体系以六官能丙烯酸酯、四官能硫醇、活性稀释剂为反应基体,采用热-热二阶段固化,有机胺催化丙烯酸酯/硫醇的迈克尔加成反应作为第一阶段固化,丙烯酸酯的热引发自由基聚合作为第二阶段固化。首先利用差示扫描量热分析(DSC)及红外测试证明了二阶段固化的可行性,进一步探究了不同硫醇含量对产物性能的影响,结果表明:经过第二阶段反应,最终产物比中间产物的拉伸强度最大可提升276.83倍,玻璃化转变温度(Tg)最大可提高151.24℃。当六官能丙烯酸酯:四官能硫醇:活性稀释剂的质量比为9:3:1时最终产物的拉伸强度可达52.65 MPa。但是该体系中间产物在常温下储存一个月第二阶段反应即产生20.88%的转化率,未能解决中间产物储存稳定性差的问题。丙烯酸酯-环氧树脂体系以二官能丙烯酸酯、五官能丙烯酸酯、环氧树脂、单体B为反应基体,采用光-热二阶段固化方式,丙烯酸酯的紫外光(UV)自由基聚合作为第一阶段固化,环氧树脂的阳离子聚合作为第二阶段固化。利用红外和DSC测试证明了二阶段固化的可行性。进一步探究了丙烯酸酯含量对材料性能影响,研究发现:经过第二阶段固化,A_20配方拉伸强度从0.37 MPa增大到73.61 Mpa,提高了199.83倍,玻璃化转变温度从2.64℃增大到117℃。A_20体系中间产物在常温下储存4个月后转化率仅为2.06%,有优异的储存稳定性。在UV固化时通过掩模板可获得图案化的中间产物,赋型三维形状后进行第二阶段固化,不仅能够制备复杂形状的制品,同时结合形状记忆性能,还能使最终产物记忆复杂的三维形状,具有广阔的应用前景。
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