大分子巯基化合物的制备及其紫外光固化材料的性能研究

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随着人们环保意识的不断增强和环保法律法规的不断完善,紫外光固化材料因其高效、节能、环保等特点越来越受到研究者的普遍关注,已广泛应用到涂料、油墨、电子信息等诸多领域。然而以丙烯酸酯为代表的自由基型光固化材料聚合过程中存在明显的氧阻聚效应,不仅影响着紫外光固化过程的加工速度、固化效率、生产成本,而且影响着光固化材料固化后的硬度、耐磨等机械性能。巯基化合物的引入,不仅可以有效降低氧阻聚效应,实现快速固化,而且可以改善固化后涂层的柔韧性,但材料的力学性能变差。  巯基-烯光聚合反应是1905年由Posner发现的,随后其引领了光固化材料的大规模应用,其中以三元巯基-烯(三羟甲基丙烷(3-巯基丙酸酯)-1,3,5-三聚氰酸三烯丙基酯)光固化材料最具代表性,但由于当时人们对巯基-烯反应的认识错误,其迅速被以丙烯酸酯为代表的光固化材料所代替。近来30年来,随着人们对巯基-烯反应认识的不断加深,特别是点击化学概念的提出,使得巯基-烯点击化学受到了越来越多的研究者的关注。  但是,由于巯基化合物,特别是小分子硫醇类,具有非常难闻的气味,使得其应用受到了很大的限制。为了降低巯基化合物的挥发性,消除不良气味,提高其分子量和进行大分子化是一种有效的方法。因此,本文主要围绕大分子巯基化合物的合成,及其对传统丙烯酸酯类光固化材料和巯基-烯光固化材料的影响来开展。主要研究内容包括多巯基超支化聚酯的合成及其对环氧丙烯酸酯低聚物、聚氨酯丙烯酸酯低聚物、乙氧化双酚A二丙烯酸酯活性稀释剂中的影响,巯基低聚物的合成及其对环氧丙烯酸酯低聚物和三元巯基-烯固化材料中的影响,含硅巯基化合物的合成及其对环氧丙烯酸酯低聚物的影响。其结果如下:  1.在多巯基超支化聚酯-环氧丙烯酸酯体系,随着多巯基超支化聚酯添加量的增加,多巯基超支化聚酯-环氧丙烯酸酯体系的抗氧阻性能,拉伸强度,断裂伸长率,耐水性能逐步增强,而体系的Tg、FHMWs、交联密度及热稳定性逐步下降。此外,多巯基超支化聚酯的添加,有利于提高固化膜的透光率,但折光率下降。  2.在多巯基超支化聚酯-聚氨酯丙烯酸酯体系中,随着多巯基超支化聚酯添基超支化聚酯添加量的增加,抗氧阻性能,断裂伸长率,耐水性能逐步增强,而体系的Tg、FHMWs、交联密度下降,并且热稳定影响不大。此外,拉伸强度与透光率先增加后减少,并且对固化膜的折光率影响不大。  3.在多巯基超支化-乙氧化双酚A丙烯酸酯体系中,随着多巯基超支化聚酯添加量的增加,体系的Tg、FHMWs、交联密度、热稳定性下降及拉伸强度降低,耐水性能增强。此外,多巯基超支化聚酯的添加,能明显提高固化膜的透光率和断裂伸长率,但对折光率的影响不大。  4.在三羟甲基丙烷(3-巯基丙酸酯)-巯基低聚物-1,3,5-三聚氰酸三烯丙基酯体系中,随着巯基添加量的增加,体系的Tg、热稳定性,拉伸强度,耐水性能及交联密度增加。但体系的FHMWs变宽。  5.在多巯基低聚物-环氧丙烯酸酯体系,随着巯基低聚物添加量的增加,体系的抗氧阻聚性能、拉伸强度和断裂伸长率增加,而Tg、FHMWs、交联密度及热稳定性下降。  6.在含硅多巯基低聚物-环氧丙烯酸酯体系中,含硅巯基化合物的添加,体系的抗氧阻聚性能、拉伸强度和断裂伸长率增加,但Tg、FHMWs、交联密度及热稳定性下降。
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