紫外光固化聚氨酯丙烯酸酯的合成及涂料的性能
添加日期:[2017-11-27 17:00:18]
文章录入:www.yantaihoude.com
浏览次数:[164]
字号
  紫外光(UV)固化材料具有固化速度快、生产效率高、设备投资少、材料性能优异、对环境污染少等优点,近年来得到了广泛的应用,感光性树脂是UV固化材料的主体部分,它决定着固化材料的基本性能。聚氨酯丙烯酸酯(PUA)是目前研究最多的感光性树脂,它兼具丙烯酸和聚氨酯两种材料的优点,综合性能优异,其固化膜具有粘结力强、耐磨、坚韧、耐化学品性好等特点。因此广泛地应用在UV粘合剂、UV涂料、UV油墨等领域。目前聚醚型PUA的报道较多,它的特点是耐低温性和耐水解性优良,而对聚酯型PUA报道较少,它具有耐油、耐溶剂、粘合性优良及优异的力学性能。本文研究的是聚酯型PUA的合成条件,并测试了PUA紫外光固化涂料的基本性能。
  一、反应温度和时间的影响
  由于PUA的合成过程中,TDI与聚酯、HEA的反应是一个动态平衡过程,所以反应温度是影响PUA合成的关键因素之一。对于2,42二异氰酸酯,2个2NCO基团活性在低温下差距较大,温度升高差距缩小,故在低温时可使对位2NCO基团较充分的反应,高温时可使邻位的2NCO基团充分反应。因此反应要分两步进行,第一步反应温度不宜过高,控制在70~75°C,第二步反应特别重要,若反应不完全,残留的2NCO会使产物的稳定性降低。反应温度高于第一步,可在75~80°C左右,这样不仅可以缩短反应时间,同时有利于PUA中丙烯酸酰基双键的存在。图1给出了不同温度下反应时间与2NCO%的关系曲线。图2给出了在不同温度下,体系碘值下降的程度。
  由图1可以看出,随着反应温度的升高,2NCO基团反应愈完全,当温度在70~75°C时,反应约8h后,残留的2NCO%量约1.6%;但反应温度在75~80°C时,8h后,2NCO的残留含量为0.06%。因此理想的反应温度控制在75~80°C,反应时间约8h。由图2可知,反应温度越高,产物碘值下降越多,C=C双键被破坏的也越多。综合其它因素反应的最佳温度75~80°C。
  二、催化剂用量的影响
      图1和图2
  催化剂的用量是影响反应进行快慢的决定性因素之一。在一定范围内,催化剂用量越大,完全反应进行的时间将会缩短。图3表明催化剂用量对体系2NCO残留含量的影响。
      图3
  由图可知,催化剂用量越大(1.0%~1.4%之间),在同一反应时间内,残留2NCO含量越低,反应进行的时间将会缩短。但催化剂的用量在影响反应速度的同时,也影响涂料的稳定性和使用性能。综合考虑,其用量在1.2%即可。
  三、PUA树脂固化涂料性能
  1、PUA涂膜的耐酸碱性
  把UV涂料涂在玻璃板和纸板上,固化后,放在酸碱溶液中,其结果如表1所示。从表1可以看出,该涂料耐酸性能优异,耐碱性能一般。
  2、涂膜的硬度和柔韧性
  齐聚物分子结构是影响涂膜硬度和柔韧性能的决定因素,实验中,用铅笔硬度法和90°弯曲实验,与环氧丙烯酸酯涂膜作比较,结果如表2所示。
      表2 PUA膜和ERA的硬度和柔韧性比较
  环氧丙烯酸酯主体结构中的双酚A结构单元属于刚性结构,硬度大,柔韧性差;PUA分子结构中,不仅有柔顺的聚酯软段,而且有易形成氢键的氨基甲酸酯基团,大大地增加了分子之间的作用力,这些都使涂层的强度增加,柔韧性变好。
  3、涂膜的附着力
  由于紫外光固化涂料的固化过程是自由基聚合过程,固化过程中涂料很难与底材之间形成化学键,因而涂膜与底材中的羧基形成氢键将成为附着的主要原因。PUA涂料中2NH,2O2,等基团是形成氢键力的主要基团,同样以ERA涂膜作比较,PUA的变,揭示了BH和Β2CD的相互作用。
  (1)、Β2CD・BH出现了新的衍射峰,表明BH与Β2CD包合后晶型发生改变,Β2CD・BH构成新的物相,形成包合物。
  (2)、Β2CD・BH的电镜照片显示包合物粒子中环糊精包埋药物结构,环糊精粒子在包合中的强烈变化,与药物紧密裹结。
  (3)、RM2Β2CD・BH在人工肠液条件下溶出速度大为加快,有明显的增溶作用;而Β2CD・BH的溶出度减慢,出现明显的缓释特征。

  结论:PUA的合成工艺条件:反应第一阶段:温度控制在70~75°C左右,反应时间为4h左右;反应第二阶段:温度控制在80°C左右。反应时间为3~4h。催化剂用量在1.2%适当。实验合成的PUA紫外光固化涂料综合性能优异,其固化膜具有优异的耐酸性,附着力和柔韧性均优于环氧丙烯酸树脂。

小编:six


分享到:
烟台厚德功能高分子材料有限公司
地址:烟台市开发区长江路150号海诺大厦1603 联系人:韩小姐 电话:0535-6397568 传真:0535-6397568