有機硅改性聚氨酯丙烯酸酯水性低聚物的合成與性能研究.pdf

1、水性紫外光(UV)固化體系可以解決揮發(fā)性有機物引起的環(huán)境問題，同時又具有UV固化的優(yōu)點，具有環(huán)保性，已成為UV涂料發(fā)展的主要方向之一。水性低聚物是決定UV水性材料主要性能的關鍵組分，設計開發(fā)新穎結構和優(yōu)異性能的水性低聚物具有重要的理論意義和應用價值。論文基于有機硅與聚氨酯丙烯酸酯的結合能夠提高UV光固化材料的表面性能（即降低表面能，提高拒水性）、耐熱及拉伸等性能，而剛性環(huán)的結構能增加光固化材料的硬度、光澤度、拉伸性能和附著力等性能，設計

2、開發(fā)了結構新穎和性能優(yōu)異的有機硅改性聚氨酯丙烯酸酯水性低聚物。另外，依據(jù)Fe3O4納米粒子具有很高的飽和磁化強度和力學性能，與聚合物復合可以提高材料的耐熱性能和力學性能，同時賦予材料磁性和電性能，還研究改性Fe3O4納米粒子與水性低聚物組成的有機-無機雜化材料的性能。該課題的研究豐富了水基光固化材料的基礎理論研究，并拓寬其應用領域。
　　主要研究內容與所得結論如下:
　　1、本文以異冰片丙烯酸酯(IBOA)，二乙醇胺，烷羥基

3、硅油(PDMS)，異佛爾酮(IPDI)，二羥基丙酸(DMPA)，聚乙二醇(PEG)，丙烯酸-2-羥乙酯(HEA)，季戊四醇三丙烯酸酯(PET3A)為原料，合成了未見報道的3-(N，N-二羥乙基氨基)丙酸異冰片酯(DEAIBOA)剛性小分子擴鏈劑和12種可光聚合的有機硅改性聚氨酯丙烯酸酯水性低聚物，并對其結構進行了表征。
　　2、對所合成的12種有機硅改性聚氨酯丙烯酸酯水性低聚物的光聚合性能、水溶性及其乳液的穩(wěn)定性和粒徑進行了考察。

4、結果表明:12種低聚物具有很好的水溶性和光聚合性能，其乳液具有很好的儲存穩(wěn)定性。隨低聚物親水能力的增加，其乳液粒徑減小，相反地，隨低聚物分子量增加，其乳液粒徑增大。
　　3、對不同親水能力（不同DMPA含量）和不同官能度的七種水性低聚物光固化體系固化膜的性能進行了考察。結果表明:隨著DMPA含量的增加，固化膜的拉伸強度逐漸增大，斷裂伸長率逐漸減小。固化膜具有良好的耐熱黃變性。提高低聚物的官能度可以提高固化膜的凝膠率、耐熱性、拉伸強

5、度和鉛筆硬度。
　　4、對所合成的不同剛性環(huán)含量的5種水性低聚物光固化體系固化膜的性能進行了考察。結果表明:隨著低聚物中剛性環(huán)含量的增加，其光固化膜的拉伸強度、玻璃化轉變溫度和鉛筆硬度逐漸增大。固化膜的斷裂伸長率先增加后減小。相比于未引入剛性環(huán)的低聚物PDMS-PEG-WPUA-6a體系的固化膜，其拉伸強度、斷裂伸長率和附著力均被改善。
　　5、對合成的可光聚合型的磁性納米填料Fe3O4@SiO2@IPDI-HEA的結構進行

6、了表征，并考察了其對有機硅改性聚氨酯丙烯酸酯水性低聚物體系的光聚合性能及其光固化膜的物理力學性能的影響。結果表明:對Fe3O4納米粒子進行SiO2包裹可以減少團聚現(xiàn)象，F(xiàn)e3O4@SiO2@IPDI-HEA的粒徑分布均勻，粒徑為90 nm。添加了Fe3O4@SiO2@IPDI-HEA的光聚合體系具有很好的光聚合性能，但聚合速率明顯低于未加磁性納米填料的光聚合體系。隨著Fe3O4@SiO2@IPDI-HEA加入量的增加，光固化膜復合材料的