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双酚A环氧丙烯酸酯被广泛用作紫外光固化木器涂料的主体树脂。它具有固化膜硬度大、光泽度高、耐化学药品性能优异、耐热性和电性能良好、原料来源方便、价格便宜等优点。但也存在着难以克服的自身及生产工艺上的缺陷比如:合成反应的活性低,涂膜固化后残余的未反应基团较多;催化剂选择性差,副反应严重;粘度大,生产和配置涂料时需加入大量活性稀释剂,既降低了涂料配方时的灵活性又使固化膜的性能下降。所以本论文针对其缺点对双酚A环氧丙烯酸酯进行合成工艺的优化和结构的改造。
在优化双酚A环氧丙烯酸酯合成工艺时,发现采用恒温控温法比阶段性升温法更有利于减少副反应的发生:催化剂三苯基膦比复配催化剂具有更高的选择性;最后使用正交实验法确定了最优合成工艺。生成预聚物的性能为:丙烯酸转化率为98.97%、环氧基转化率为97.43%、树脂的黏度为819cp(60℃时)、外观为近似无色透明。
在对双酚A环氧丙烯酸酯进行结构改造时,反应过程分两步进行:第一步为双羟基化合物与环氧树脂环氧基的改性反应,发现采用含有-C-O键的脂肪类双羟基化合物聚乙二醇和一缩二乙二醇能更有效的降低环氧树脂的黏度;第二步丙烯酸与改性环氧树脂的酯化反应,发现适当降低反应催化剂用量更有利于得到高性能的预聚物。生成了两种预聚物,其中聚乙二醇改性环氧丙烯酸酯的黏度为263cp(60℃时)、一缩二乙二醇改性环氧丙烯酸酯的黏度为332cp(60℃时)。
本论文使用上述自制的三种高性能的预聚物双酚A环氧丙烯酸酯、聚乙二醇改性环氧丙烯酸,一缩二乙二醇改性环氧丙烯酸酯,配制成紫外光固化涂料。并测定其涂料性能,计算出代表涂膜综合性能的评分,并根据此评分得出适合于木器领域的紫外光固化涂料的最优配方:聚乙二醇改性环氧丙烯酸酯占涂料总量的66%(wt)、活性稀释剂TMPTMA占8.3%(wt)、TPGDA占17.5%(wt)、DPGDA占4.2%(wt)、光引发剂Irgacure1173占3%(wt)、Irgacure184占1%(wt)、流平剂占0.5%(wt)、消泡剂占0.8%(wt)。测定最优配方下涂料的性能指标为:粘度1007cp(25℃时)、光泽度91.903%(60°)、铅笔硬度6H、附着力0级、柔性5mm、抗冲击强度40cm、耐水性优良、耐酸碱性优良、耐丙酮性一般,贮存稳定期为半年以上。