丙氧基化TMPTA紫外固化研究
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环氧丙烯酸/聚氨酯丙烯酸酯共混体系的紫外光固化及力学性能的研究a庆法,范晓东(西北工业大学理学院,陕西西安 710072)摘 要:采用紫外光固化的不同类型聚氨酯丙烯酸酯对环氧丙烯酸酯进行了增韧改性。
利用索氏提取法研究了共混体系的紫外光固化行为。
DSC和T GA对共混体系的热学性能研究表明:共混体系的相容性良好,且热分解温度比纯环氧丙烯酸酯提高了19℃。
测试了共混体系的力学性能并利用SEM对冲击断面形貌进行了观察。
找出并初步探讨了聚氨酯丙烯酸酯增韧环氧丙烯酸酯的微观机理。
试验表明:当聚氨酯丙烯酸酯用量为3.6%时,体系的冲击性能可提高300%以上。
关 键 词:紫外光,增韧,环氧丙烯酸酯,聚氨酯丙烯酸酯中图分类号:TQ323.5 文献标识码:A 文章编号:1000-2758(2004)02-0256-04 紫外光(UV)固化的各类工程树脂以其固化速度快、环保、节能且物理性能优异等优点,在工业界已获得了广泛的应用[1]。
紫外光固化环氧丙烯酸酯(EA)具有良好的耐化学腐蚀性、高附着力及优良的机械和电气绝缘性能,已成为重要的工程用光固化树脂之一。
但是EA树脂与本体环氧树脂一样具有质脆、低温柔韧性差等缺点[2]。
近年来,对环氧树脂的改性进行了大量的研究,其中以端羧基丁腈橡胶(CTBN)增韧环氧树脂的研究较为深入,但同时降低了环氧树脂的刚性和耐热性[3]。
Li[4]曾采用聚酯型聚氨酯和聚醚型聚氨酯对环氧树脂进行了改性,使体系的冲击强度提高了200%,受到了广泛的关注。
本文采用紫外光固化的不同类型聚氨酯丙烯酸酯(UA)对环氧丙烯酸酯进行了共混改性研究。
1 实验部分1.1 实验药品环氧丙烯酸酯:本实验室研制;聚酯型聚氨酯丙烯酸酯(芳香族聚酯二元醇、甲苯二异氰酸酯(T DI)和B-丙烯酸乙酯合成,商品编号:U A315;脂肪族聚酯二元醇、1,6-己二异氰酸酯(HDI)和B-丙烯酸乙酯合成,商品编号:UA320):陕西金岭光固化材料有限公司提供;2-羟基丙烯酸乙酯(HEA):工业级,海川化工;丙烯酸丁酯(BA):分析纯;甲基丙烯酸甲酯(M MA):分析纯,中国医药(集团)上海化学试剂公司;安息香乙醚(BE):工业级,上海试剂三厂。
新型紫外光交联材料的探究1.引言近年来,我国直流高压电缆制造技术在稳步革新,对电压等级进行不断的突破,但是工业生产中电缆材料的性能革新和突破仍是目前的关键问题之一[1]。
紫外光交联法作为新兴起的XLPE绝缘电力电缆制造工艺[2],通常采用高强度紫外光源对熔融透明态的聚乙烯进行辐照并使其交联[3]。
本文以LLDPE为基础树脂,以BP为光引发剂,分别采用TMPTMA(三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯)和TAIC (三烯丙基异氰脲酸酯)为交联助剂制备了紫外光交联聚乙烯试样,探究新型紫外光交联材料直流电性能的变化。
1.试样制备2.1 实验材料选用的实验材料为:LLDPE型号为7042,作为紫外光交联聚乙烯料的基础树脂;TMPTMA为广州三旺化工材料有限公司生产;TAIC为杭州众化科技有限公司生产;抗氧剂1010为东莞市山一塑化公司产品。
2.2 制备方式称取适量的LLDPE加入温度为160℃、转速为40rpm的转矩流变仪中混炼,3min后加入2wt%BP、0.3wt%抗氧剂1010和1wt%不同的交联助剂再混炼3min,用平板硫化仪压制成样,通过紫外光辐照,最终经过水冷机冷却成型。
3试验表征3.1 红外光谱试验已知酯基内C=O的伸缩振动吸收峰的波数在1770-1720cm-1范围内[4],紫外光交联后的试样的曲线均存在波数为1735cm-1的特征吸收峰,而对于不含辅助交联剂的LLDPE和BP混合物,没有出现该特征峰,故表明,故已成功制备紫外光交联试样。
3.2 空间电荷试验图1为加压过程的电荷分布,紫外光交联试样极化后的空间电荷密度均明显少于LLDPE。
LLDPE在阴极有大量的同极性空间电荷的注入,最大处峰值约为4C/m3,阳极有同极性电荷注入,约为3C/m3;XLPE-TAIC试样阴极有大量的同极性空间电荷的注入,约为3.5C/m3,阳极有极少量同极性电荷注入;XLPE-TMPTMA 试样极化后,阴极有少量异极性电荷,峰值约为1.5C/m3,在阳极有极少量的正极性电荷。
3-乙氧基三羟甲基丙烷三丙烯酸酯
3-乙氧基三羟甲基丙烷三丙烯酸酯,也被称为3EO-TMPTA或EO3-TMPTA等,其CAS编号为28961-43-5。
这种化学物质是由韩国GREEN CHEMICAL公司制造的,其纯度达到了99%。
在化学特性上,3-乙氧基三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的分子量为429,颜色APHA值最大为50,酸值最大为0.2mKOH/g,粘度在25℃时范围为50-70cps,折射率为1.471,表面张力为37.8dyne/cm,沸点为498.5℃ at 760 mmHg,闪点为212.2℃,蒸汽压为4.49E-10mmHg at 25℃。
在应用上,3-乙氧基三羟甲基丙烷三丙烯酸酯具有良好的固化速度、耐化学性、低粘度、低刺激性以及硬度佳等特点,且比TMPTA 更柔软。
因此,它在某些特定的化学和工业应用中可能具有重要的作用。
请注意,处理和使用此类化学品时应遵循适当的安全措施和建议,以防止潜在的风险和危害。
在购买或使用前,建议查阅相关的安全数据表(SDS)以获取更详细的信息。
1。
3(丙氧基)丙三醇三丙烯酸酯
1. 结构特点
3(丙氧基)丙三醇三丙烯酸酯的分子式为C15H24O6,分子量为
300.35 g/mol。它由一个丙三醇骨架和三个丙烯酸酯基团组成。三
个丙烯酸酯基团均匀分布在丙三醇分子的三个羟基上,使得该单体具
有较高的反应活性和功能性。
2. 合成方法
3(丙氧基)丙三醇三丙烯酸酯通常通过丙三醇与丙烯酸酐在碱催化条
件下进行酯化反应制备。反应过程中需要控制温度、时间和催化剂
用量,以获得高收率和纯度的产品。
3. 应用领域
3(丙氧基)丙三醇三丙烯酸酯广泛应用于光固化涂料、UV胶、3D打
印材料、功能性聚合物等领域。由于其独特的三官能团结构,可用于
制备高交联密度的聚合物网络,赋予材料优异的力学性能、化学稳定
性和耐热性。此外,它还可用于制备功能性纳米材料、生物医用材料
等。
4. 聚合反应
3(丙氧基)丙三醇三丙烯酸酯可通过自由基聚合、阳离子聚合或者光
固化聚合等方式进行聚合反应。在聚合过程中,丙烯酸酯基团参与反
应形成高度交联的三维网状结构。通过调节聚合条件和添加剂,可以
控制聚合物的交联密度、机械性能和功能性能。
3(丙氧基)丙三醇三丙烯酸酯作为一种重要的多官能团单体,在聚合物
合成和材料改性领域具有广阔的应用前景,是当前研究的热点之一。
环氧丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯的热性能和力学性能UV固化涂料摘要:严格的环保法规赋予的高固体,具有优良的性能,在他们的环氧树脂涂层技术的应用最有前途的领域的产业应用程序之一。
环氧丙烯酸酯紫外光固化涂料。
在本文件的环氧丙烯酸酯\甲基丙烯酸酚醛或双酚A环氧树脂与丙烯酸或甲基丙烯酸反应制备。
这些不同比例的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)紫外光固化树脂治愈。
透明涂料的热,热机械,机械和拉伸性质进行了表征。
通过角分辨X射线光电子能谱(AR- XPS)涂层的表面性能进行了评价。
据观察,10%TMPTA 的配方表现出了良好的效果。
从目前的调查,很明显,辐射固化,不仅满足了生态友好性,但也表现在其物业的环氧丙烯酸酯/甲基丙烯酸配方。
关键词:环氧丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯,UV固化,热,机械,表面特性1简介环氧树脂是商业用涂料和各种结构的应用。
通过正确选择树脂的改性剂和固化剂,环氧树脂固化物的,可以根据具体的性能特点。
选择取决于成本,加工和性能要求。
环氧树脂固化树脂具有优异的附着力,以各种基材,良好的耐化学和耐腐蚀性,优良的电气绝缘,高强度,抗折和抗压强度和热稳定性。
最大的单次使用的是涂料,化学和高耐腐蚀性和附着力是重要的。
在电子市场的巨大增长显着增强的环氧树脂用于制造印刷电路板和半导体封装环氧模塑料的需求。
优异的粘附性能是由于到环氧树脂的骨干结构的存在极性羟基和醚组[1-3]。
与酸的丙烯酸功能单体反应的结果存在不饱和聚合物骨架年底已形环氧树脂辐射固化行业。
终端不饱和双键的活性位点用于涂料和油漆[4-6]。
一个合理设计的配方,提供良好的涂层性能,固化后的不饱和单功能和多功能丙烯酸酯单体和丙烯酸酯低聚物环氧骨干。
在固化过程一般是激进的,结果在三维网络的形成。
固化过程中速度更快,而且取决于辐射剂量和辐射[7]的时间。
紫外光固化,即从液态的高分子材料的光引发了坚实的转换的过程是一种流行的的替代传统的热固化[8]。
UV 固化系统最近成功地在大量的新应用和扩大,走向新的标志[9-11]。
金属离子对紫外光固化催化的研究余宗萍,罗荣荣,杨 军(苏州明大高分子科技材料有限公司 研发中心,苏州 215234)摘 要:针对金属离子锌、锰、铝、钴等几种皂盐对紫外光固化催化实验的研究,讨论了金属离子的催化机理主要是结合氧形成过氧化物后离解成自由基,其中重点讨论了钴离子催化的氧化还原反应机理。
还结合实验分析得出选择金属离子化合物的注意相容性和储存稳定性,金属离子液态皂盐催化不会影响光泽,能增加硬度,但会影响附着力及耐候性,适当的添加会促进固化并对成膜影响很小,实验得出一般合适添加量在金属离子所占总量的0 05%~0 1%。
关键词:金属离子;催化;紫外光固化中图分类号:T Q 314.257文献标识码:A 文章编号:1009 5624 (2010)03 0004 05收稿日期:2010 03 26作者简介:余宗萍(1970 ),男,四川人,硕士,主要从事紫外光固化材料的研发工作。
1 引言紫外光固化技术是辐射固化的一个方面,在其领域有大约95%的市场。
紫外光固化技术自上个世纪60年代开启应用以来,特别是上世纪90年代中到本世纪初,发展以年均增长10%~25%的速度(欧洲北美8%~10%,亚太地区20%~25%)高速发展[1]。
这主要得益于紫外光固化技术具有高效、环保、节能、性能优异的特性。
美国最大的光源生产商fusio n U V system 公司总裁(前北美辐射协会主席)H arbourne 曾以 无处不在的辐射固化技术 为题,历述了辐射固化材料在国民经济和人民生活各个方面的广泛应用。
经过多年的发展,如今从生活应用的家具、地板、纸张、玩具到汽车、电子产品等无不渗透着这项先进技术。
从应用面上讲,涂料、油墨、粘合剂、三维造型等是它应用的最重要的领域[2,3]。
对于普通固化的醇酸、环氧、氨基、聚氨酯都有大量文献对金属离子催化固化的研究(有的文献也把它称之为催干剂,文中也有此称法,下同),并且也很成熟地应用到生产实践中[4]。
年
月
高分子材料科学与工
程
〕
州
丙
氧基化紫外
固
化研究
’
刘
和文施文芳李永
荃
中国科技大学应用化学系合
肥
摘要
丙氧基化三挂甲基丙烷三丙烯酸醋伟肛汀与产、,相比拈度・』、,光活性以
及均聚
程
度
高可以赋予固化膜优良的柔韧性不同丙或基化于丁中以代为力学性能最
佳
。
关键词丙氧基化单体
,丙氧基化三经甲基丙烷三丙烯酸酷,活性稀释剂,
紫外光固化
为适应减轻污染,节约能源需要而发展起来的紫外固化涂料,不含或少含挥发性溶
剂
,
其
施工要求的粘度主要由单体来调节,因此单体充当了活
性稀释剂的角色
除此而外,单体对
配
方的固化行为以及固化膜性能都有很大的影响。丙氧基化是国外近
期发
展起来的服胃第二代稀释单体川,相比较于,是三经甲基丙烷
接枝丙氧基醚
链后再丙烯酸醋化得到的。国外商售品有美国公司的几号
产
品
图
、
压
公司的孙、、等。在分子中引入柔性链也正是第二代单体结构
上最显著的特点,’〕。那些醇的简单丙烯酸醋如、、等称为第一
代单体
,
它
们虽然活性高、固化速度快,但是由于交联度高,膜收缩八,另外,有些单
体如
州
田丁
、
等
溶剂性
能较差
。
在性能上,第二代单体在保证高活性、高溶解力的同时,固化膜收缩应力、柔韧性以及对基
板的附着力等大大改善。低毒性至无毒性、无臭也是第二代单体的特点之一。多官能
团
单
体
合
成比单官能团单体要容易些。而且所谓的第二代单体往往能兼顾多官能团单体的高交联度、高
活性与单官能团单体的可调节聚合密度、链柔性等两方面的优点,性能价格比比单官能
团
单体
高
。
因此研究印的紫外固化行为具有实际
意义
。
文献,」对的物理性能作了详细介绍,本文则从,光
引发聚合角
度,采用本实验室合成的不同丙氧基化程度的三官能团单体
盯
,
研究了丙氧基化程
度
对光固化行为以及固化膜力学性能的影响
。
实
验
部分
原
材
料
・
中国科技大学青年基金资助项目收稿日期
一一
高分子
材料科学与工
程
年
环氧树脂、丙烯酸酷自制。光引发剂卜由。比公司
提供
。
仪器
〔
电子材料万能实验机。高压汞灯刚详型,功率
密度为
。
田
合
成
依照专利〕可合成三官能团,在实际反应中,为了脱除溶剂方便,溶剂改用
环
己烷。的合成分两
步第一步,在强碱作用下引发环氧
丙烷阳开环聚
合
,
得
到,控制‘与阳摩尔比,可得到
、田、
‘
第
二步是丙
烯酸醋
化
反应,最终产率为
一
。
性
能
测试
涂层表干时间测定用脱脂棉轻轻擦拭涂层表面,以不粘纤维时间为涂层
表干
时间
。
・
衬溶剂性测定以固化膜在丁酮中的溶胀率表
示
仲长率和拉伸强度的测定
按一定配比制成厚光固化薄膜,用标准亚铃模具制
样,在以万万能实验机上测定,拉伸速度为而,从谱图上可以计算断裂
伸长率
和
拉
伸强度
。
结果与
讨论
不同丙氧基化单体的粘
度
在紫外固化配方中,单体的一个最直接的用途是降低粘度,因此单体本身粘度是单体的一
项重要性能。实验测得丙氧基化单体的枯度咙比非丙氧基化单体要小得多,而且随着
丙
氧基化程度增加单体粘度成下降趋势,但下降幅度不大。溶有一定量树脂后的体
系也
表现出
了类似的粘度曲
线
。
自由基聚合体系粘度对体系的固化速度有很大影响,从也可得出同样结论,单体溶
(
头〕)
介
。
…
谈
二
二
〔
。
凡
,
汉
翔、侧印丁,矛比几、〔比盯加笼肚召邝成弓咬℃℃℃℃龟呢匆健侧如代、州叮劝祀比招以拟任叮蚀州履成卜连入人
澎
犷袄
万
盯
达
环
宜
改
一
能
矛
垅
份
一
・
第
期
刘和文等丙氧基化、伊紫外固化研
究
入树脂后,粘度逐渐升高膜固化表干时间也缩短,到树脂含量时,达到最低互
,
以
后表干
时间反而增加。在低粘度时,自由基容易双分子终止,而在枯度高时出现凝胶快,自由基容易被
禁锢在凝胶中,这两种情况都会造成表干时间长。从飞也可看出醚基化可以提高
固
化速
度
。
不同丙氧基化程度对固化膜性能的影响
州
田
与比较,分子结构中引入了柔性醚键,这也赋予固化膜的交
联网络
具
有柔性,但也必须注意到,护双键密度较低,交联网络要稀
疏些从瑰也
一
叮
看出,在同样组成配方中,丙氧基化程度高,表干时间长。州甲分
子结构上的这些特
点
对单体的均聚率、膜的耐溶剂性、膜的力学性能都会产
生很大的影响
。
柔韧性好的光固化体系可以显著降低膜固化时的内应力,提高附着力。实验甲按一定组成
制成紫外光固化膜,然后测试它们的拉伸强度和断裂仲长率。结果发现,在同一配方
组成中随
着丙氧基化程度增加,膜的拉伸强度成卜降趋势,而断裂伸长率则出现一个最大值丙氧化程
度为时另外,对于同一单体
,
随着单体含量增加,拉伸强度「降,伸长率增加。而
州
田
均聚膜及低树脂含量体系的固化膜太脆,其伸长率及位伸强度牙即佳测出。拉伸
强
度与
膜的交联密度有关,而伸长率则与聚合物中的柔性链的多少与长短有关。膜的交联度越大
,
形
成体型网状结构越致密,则其断裂需要的能量越大,但是交联密度大时,聚合物分子链节短,拉
伸时分子重新排列困难,因此伸长率较低。而阳固化膜伸长率下降,是由于其拉伸
强
度太小的缘故,这种单体伸长率及拉伸强度都较低,不是理想的单
体
。
己
岁
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,
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一
一写一以卜,一一
耐溶剂性是单体的一项重要性能。实验结果如所示,从图中可以看出,随着丙氧基
化程度的增加,其耐溶剂性有所下降,这应该是‘介义预料的,随着丙氧基化程度的提高,双键
含
量降低,固化膜交联密度降低,溶利分子容易溶胀固化膜,未丙氧基化的
,
固
化膜交联
密度大,交联致密,耐溶剂性能好
。
交联网络刚性且致密,可以导致较高的拉伸强度和较好的耐溶剂性,但是聚合
反
应达到凝胶点后,自由基被禁锢在这些网络之中,难以扩散出去,造成均聚率很低,而丙氧基化
单体固化网络柔软而且要稀疏些,自由基易扩散出去,因此均聚率高。返是很据红夕滥测结
高分子材料科学与工
程
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二
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肠
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果得到的均聚程度曲线,从图中可以看出州甲丁均聚率只能达到左右,而阳的
均聚率可达
。
参考文献
恤
沁
日
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段叭“
说
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由
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山
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,
,
户
刀
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州
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州
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洲
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