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目前水性光固化环氧丙烯酸的制备几乎是采用“酯化再酯化”的二步法合成工序,先酯化引入双键(C=C),再酯化引入亲水性羧基(—COOH)。此法虽合成步骤简单,可靠性强,但最大的弊端是合成预聚物分子量较小,主体性质依然只表现出环氧树脂的一些特性,并没有解决环氧树脂固化后涂膜硬度过大、脆性差等弊端。本文尝试采用“先接枝再酯化”的工序,先在环氧树脂侧链接枝不同分子量的聚丙烯酸酯,实现聚合物分子量的可控可调,增大树脂分子量同时实现水性化;再酯化引入光固化双键,由于双键的后引入,可有效降低合成过程中双键的损耗,提高后续固化效率。(1)在接枝阶段,原理上利用环氧树脂主链上重复性出现的醚键(—O—)及羟基(—OH)上O的电负性大于C的特性,使电子云发生偏移,致使周边C—H键活泼性增强,在夺H型引发剂的诱导下,夺取此“活泼H”,使环氧树脂大分子上生成C自由基,引发双键类单体自由基聚合。工艺上通过分步控温、阶段滴加、“饥渴式”BPO补偿工序。产物采用傅里叶红外光谱仪(FT-IR)与凝胶渗透色谱仪(GPC)进行表征。结果发现:当引发剂用量占环氧树脂及混合单体总体质量3.3%、酸值60mg KOH/g、环氧丙烯酸质量比为7:3(或6:4)时,待混合单体滴加完成后继续反应3~4 h,可以合成一种以小分子环氧树脂为主体、较低酸值、极低环氧基消耗的水性环氧丙烯酸接枝改性体系。(2)在酯化阶段,通过研究催化剂、阻聚剂的种类及添加量、温度、原料配比等因素对酯化程度、树脂外观性能的影响,以及与环氧基酯化的羧基种类。结果发现:工艺上采用先将加阻聚剂与预聚物混合,再将和引发剂混合的丙烯酸单体一次加入,分步控温反应3 h左右,合成预聚物体系较好。确定最佳原料配比:当n(环氧基):n(羧基)=1:0.95、阻聚剂4-羟基哌啶醇氧自由基(ZJ-701)用量为0.1~0.2%、催化剂N,N-二甲基苯胺(DMA)用量1%,可得到色浅、酯化率达98%以上的水性光固化环氧丙烯酸接枝共聚物体系。采用FT-IR表征发现,聚合物在1650 cm-1出现了C=C双键的不饱和吸收峰,同时,908 cm-1处环氧基特征吸收峰消失。(3)采用热失重分析(TG)、差示扫描量热法(DSC)等常规涂膜测试方法对光固化涂膜性能分析。结果发现合成的新型的水性光固化环氧丙烯酸酯在热稳定性、附着力、耐碱性等力学性能上都表现出较优异性能。同时,从TG、DSC分析数据可以发现,接枝引入的丙烯酸类单体的确对固化膜性能造成了一定影响。