部分酯化环氧豆油丙烯酸酯自由基—阳离子混杂光固化体系的研究

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光固化涂料是目前涂料发展趋势中比较重要的一种类型,可以应用到各种各样的领域。混杂光固化体系是一种能将自由基光固化与阳离子光固化的优势进行综合而缺点进行避免的固化体系,因此,此种体系受到越来越多的关注。近年来,可用于混杂光固化的树脂中的杂化单体以及阳离子光引发剂的合成成为其中研究热点。国外研究者已经取得了较多进展,但是国内关于它们的研究才刚刚起步,也尚未进行工业化生产。目前杂化单体的合成研究比较少,阳离子光引发剂的合成方法存在物料价格高反应工艺复杂且苛刻、反应产率不高等问题。(1)本文选用了一种取材容易、价廉无毒的原料——环氧大豆油,在一定条件下将其直接与丙烯酸进行反应得到可以用于混杂光固化的部分酯化环氧豆油丙烯酸酯ESOA,通过催化剂的选择与复配,大大缩短了合成反应时间,所得的产物粘度小、综合性能好。通过对各种因素对反应的影响的探讨,确定部分酯化环氧豆油丙烯酸酯的最佳配方及其工艺条件为:反应温度110℃,复配催化剂(m(乙酰丙酮铬):m(三乙胺)=2:1)用量为0.3%,n(环氧基):n(羧基)=4:3,阻聚剂为常用的对甲氧基苯酚,用量取0.1%,反应时间为5h。合成的部分酯化环氧豆油丙烯酸酯的结构以红外光谱和核磁共振光谱共同进行表征。(2)实验选用实施方便、价廉且安全高效的方式制备出了阳离子光引发剂4,4′-二氯苯基碘鎓六氟磷酸盐。通过单因素和正交实验设计方法确定了4,4′-二氯苯基碘鎓六氟磷酸盐的最佳合成工艺条件:反应物摩尔比2.6:1,HAc用量15ml,浓硫酸用量20ml,50℃下反应2h;产品产率可达到64%以上。产物的结构以紫外、红外和核磁共同进行表征,随后对其光引发性能进行了测试,测试结果说明其具有较好引发效果。(3)最后,利用上述合成的杂化单体和碘鎓盐与市售自由基引发剂IHT-PI184相配合来组成混杂固化体系,并在固化速度固化效率固化膜性能等方面将其与丙烯酸树脂自由基固化体系,环氧树脂E44阳离子固化体系以及物理配伍的E44和丙烯酸树脂混杂固化体系进行了比较。结果显示,混杂光固化体系机械性能、附着力、耐丙酮擦洗次数、耐热性均优于或者近于二者中较好性能。自制混杂体系经固化可得到浅黄绿色、表面光滑平整、附着力1级、硬度2H、柔韧性2mm、抗冲击力>25KJ/m2、玻璃化温度(Tg)为114.553℃和耐丙酮擦洗次数230次的优良综合性能的涂膜,且其能在土壤中进行降解,不损害环境。
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