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紫外光固化材料因其固化速度快、节省能源受到重视,已成为当前研究的热点,但自由基型光固化水性聚氨酯丙烯酸酯(UV-WPUA)体系由于受到氧阻聚和单一固化的不利影响,且价格较高,应用受到一定的限制。本文即为了降低成本、提高光固化性能,采用β-环糊精(β-CD)、蓖麻油(CO)等生物基材料对UV-WPUA进行改性,并探讨了季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)/季戊四醇四丙烯酸酯(PETTA)复合光固化体系、UV-WPUA与聚乙烯醇(PVA)的复配体系等,重点研究了其结构与性能的关系,主要工作如下:(1)以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚己内酯二醇(PCL)、β-CD与PETA等为主要原料,二羟甲基丁酸(DMBA)为亲水扩链剂,合成出β-CD改性的UV-WPUA。研究发现,UV-WPUA分散体呈牛顿流体,黏度较低。随β-CD量的增加,合成过程中丙酮用量减少,乳液黏度呈先减小后增大的趋势,乳液外观由透明泛蓝逐渐变化为半透明。当w(β-CD)增大至14.86%时,断裂伸长率和拉伸强度转而下降。β-CD的引入有利于UV-WPUA凝胶含量的增大,但过多引入会使得后期固化不彻底,凝胶含量增幅较少。当w(β-CD)高于9.48%时,过量的β-CD未完全参与到反应中,迁移到胶膜的表面,使得膜的耐水性下降。(2)通过改变PETA和PETTA的质量比,合成出一系列UV-WPUA。研究发现,随着PETTA量的增加,粒径总体呈现增大的趋势。当PETTA的量增至66.67%,更多的聚氨酯预聚体未被封端,加水分散时,形成聚脲结构,粒径增幅明显,粒径分布逐渐变宽,拉伸强度和断裂伸长率均有所提高,接触角增大。当PETTA的量增至83.33%,相分离程度明显,力学性能下降,乳液黏度增大、接触角变小,耐醇性和耐水性都变得较差。PETTA的引入使得膜产生了更大的固化收缩,表面变得更加粗糙,且膜的热性能有所下降,但随其量的增加,热稳定性逐渐提高。当其用量增加至83.33%,热稳定性又有所下降。凝胶含量、铅笔硬度等均随着PETTA用量的增加而增大。(3)以PCL、IPDI、PETA等为主要原料合成的UV-WPUA与PVA复配制得UV-WPUA/PVA共混物。采用红外和X射线衍射仪分别对其结构和结晶性能进行表征,并测试了粒径、吸水率、接触角、热重等性能,采用Flynn-Wall-Ozawa法研究了共混膜的热分解动力学。结果表明,UV-WPUA与PVA之间存在着较强的氢键等分子间作用力,共混膜的结晶性能介于纯PVA和纯WPUA之间,两相仍存在一定的相容性问题,而紫外光固化可改善PVA和WPUA两相的相容性。随着PVA含量的增加,UV-WPUA/PVA膜的耐水性能下降,热稳定性有所提高,热分解活化能在100 KJ·mol-1以上,且随着热分解程度的加深而增大。(4)以IPDI、CO与PETA等为主要原料,合成UV-WPUA,采用红外和核磁证实其结构的形成,探讨CO用量对各种性能的影响。随着CO用量的增加,乳液的粒径逐渐增大,且粒径分布变宽。吸水率从20.45%下降至9.24%,接触角从77.45°增加至100.69°,表明耐水性有所提高。起始分解温度增加了35℃,玻璃化转变温度随着CO用量的增加而增加。胶膜的拉伸强度有所增加,而断裂伸长率下降。当CO用量超过6.86%时,拉伸强度反而降低。总之,UV-WPUA各种性能的增强主要归因于CO的引入实现了紫外/氧气双固化,交联网状结构增加。