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环氧树脂类涂料的目标是向着高性能化、多功能化、高环保性、低污染、无公害的方向发展。但是,目前传统的环氧树脂类涂料多是含有大量可挥发性有机化合物的溶剂型涂料,这些涂料通常固化时间慢、易被玷污、耐候性不好,且应用时会排放出大量有害气体,从而无法满足环境保护和人们对环氧类涂料高标准的要求。而含氟化合物稳定性高,表面张力低,在聚合物中有向涂膜表面富集的作用,这些性能使其能够具有良好的耐热耐候性能、耐化学腐蚀性能、超疏水疏油性能等多种功能;紫外光(UV)固化技术有高效的优异特性,已被大量应用于光固化树脂作业;以水为溶解或者分散介质的水性涂料,由于其绿色环保,无毒无害,已慢慢的被涂料科研工作者所重视。随着各国环保法令的颁布与实施,人们环保意识的提高,运用新技术开发出兼具绿色环保和高性能化的环氧树脂类涂料,前景非常广阔。 本论文通过用十三氟辛醇、2,4-甲苯二异氰酸酯、丙烯酸、顺丁烯二酸酐等单体与含羟基的环氧树脂(E-44)反应,先后制得了环保型的油溶性和水溶性的可紫外光固化氟醇改性环氧树脂预聚物,主要研究内容包括如下: (1)油溶性可UV固化氟醇改性环氧树脂预聚物的合成及性能研究,采用溶液聚合法,以含氟原子的十三氟辛醇单体与2,4-甲苯二异氰酸酯反应制得半端异氰酸酯封端的含氟异氰酸酯单体,用此与环氧树脂上的羟基一对一反应,制得具有含氟侧链的环氧树脂,再用含有双键的丙烯酸单体对环氧树脂上的环氧基团开环,最终制得了油溶性可UV固化氟醇改性环氧树脂预聚物F13-EAA。 通过运用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、热重分析仪(TG)、差示扫描量热仪(DSC)、接触角测定仪等分析测试手段对F13-EAA的光固化性能、固化膜的热性能、含氟侧链对预聚物涂膜表面接触角和表面自由能的影响进行了研究,得到此预聚物加入油溶性1173光引发剂后,具有良好的光固化性能;含氟链段引入后,体系聚合产物产生了微观相分离,得到了分别为5.78℃和25.37℃的两个玻璃化温度;由于F-C高键能、低极化率和低表面自由能的作用,使得聚合物的耐热稳定性得到提高,涂膜表面的憎水、憎油性能大大提高,并且涂膜的整体综合性能较佳。 (2)含氟F13-EAA/活性稀释剂/EAA体系的光固化速率及耐湿性研究,通过以体系凝胶率表征的光固化速率和固化涂膜耐湿性这两个主要指标,研究得到了在F13-EAA/活性稀释剂/EAA光固化体系中,1,6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)是本体系的良性稀释剂;含氟单体F13-EAA为30%时,涂膜表面自由能由65.0mN/m降低为23.7mN/m,体系固化膜的凝胶率为87.6%,吸水率为0.5%;体系使用裂解型自由基引发剂1173引发效果最好,并在涂刷过程中,随着聚合物膜厚的增加及光照时间的延长,聚合速率先减小后增加。 当F13-EAA∶HDDA∶EAA=30∶20∶50,自由基引发剂1173为3%时,光照20s后,P(F13-EAA/HDDA/EAA)光固化膜即具有良好的性能。 (3)环保型水性紫外光固化氟醇改性环氧树脂的合成与性能研究,将(1)中丙烯酸单体换成顺丁烯二酸酐后,反应制备合成了水性可UV固化的氟醇改性环氧树脂预聚体F13-EMA,研究发现此预聚物选用三乙胺作为中和剂,中和度为95%时,预聚物乳液的水分散性与储存稳定性良好;将F13-EMA配制成40%固含量的乳液后,加入2959水性光引发剂紫外光固化成膜,通过对固化膜进行热重和DSC分析,发现引入含氟链段,能够使聚合物的耐热稳定性得到提高,并使体系产生了微观相分离,得到了分别为-23.15℃和80.63℃的两个Tg温度;通过接触角测试仪的数据分析,进一步研究了含氟侧链对水性光固化涂膜表面接触角和表面自由能的影响,发现合成的F13-EMA光聚合物与原EMA相比,表面自由能大为降低,对水的接触角由40°增加到了104°,对乙二醇的接触角由35°增加到了65°,其疏水、疏油性能得到了较大提高,并且涂膜的整体性能较优异。