基于双季戊四醇及其衍生物光固化体系的研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文基于双季戊四醇及其衍生物光固化体系的研究论文作者：张慧娟学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：应用化学指导教师：王家喜职称：教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofAppliedChemistrySTUDYOFUV-CURABLESYSTERMBASEDONDIPENTAERYTHRITOLANDDERIVATIVESbyZhangHuijuanSupervisor:Prof.Wa

2、ngJiaxiMay2016摘要紫外光固化技术是一项环境友好的材料制备及加工技术，广泛应用于皮革、木材、金属表面涂料、玻璃外层涂料等多个领域。不同应用领域对光固化材料的组成及光固化条件要求不同，光固化材料的结构是决定固化后材料性能的重要因素。因此，光固化体系中预聚体结构、软硬段比例、光活性基团密度及分布对固化膜性能影响的研究具有重要意义。本文从分子设计的角度以双季戊四醇、丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）、聚乙二醇、碳酸亚乙酯及异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）为原料，合成了一系列类星形丙烯酸酯及聚氨酯丙烯酸酯，探讨丙烯酸酯官能团的密度及

3、分布对光固化反应的影响。具体研究内容及结果如下：A类丙烯酸酯的合成：以K2CO3作催化剂，双季戊四醇与碳酸亚乙酯以摩尔比1∶6及1∶12在140℃反应合成出碳酸酯基含量分别为4.2%、10.0%的6、12乙氧基双季戊四醇。在甲磺酸的催化下，当双季戊四醇与丙烯酸的摩尔比为1∶5.5及1∶6.2时，合成了双季戊四醇五、六丙烯酸酯混合物1及2，混合物1及2中的DPPA∶DPHA分别为52%、48%和29%、71%。乙氧基化双季戊四醇与丙烯酸在醇酸摩尔比为1∶6.2时反应，得到乙氧基化双季戊四醇六丙烯酸酯。B类丙烯酸酯的合成：利用PEG-400

4、、EPO-3000与IPDI反应制备聚氨酯预聚体，利用丙烯酸酯混合物1中的双季戊四醇五丙烯酸酯的羟基与IPDI及预聚体反应，合成出多官能度氨基甲酸酯类丙烯酸酯衍生物TFA1、TFA2、TFA3。C类丙烯酸酯的合成：利用HEMA与IPDI及预聚体反应制备丙烯酸酯封端的异氰酸酯，进一步与6-乙氧基双季戊四醇反应形成类星形氨基甲酸酯五丙烯酸酯及六丙烯酸酯、氨基甲酸酯五丙烯酸酯进一步与聚氨酯预聚体反应合成一系列不同丙烯酸酯分布及特定结构的多官能度聚氨酯丙烯酸酯。利用1HNMR及FT-IR表征了产物结构。用FT-IR研究了所得多官能丙烯酸酯光固化

5、动力学，考察了多官能丙烯酸酯的结构对紫外光固化性能如表干时间、硬度、凝胶率、柔韧性、附着力）的影响。结果表明：适当引入乙氧基软段降低多官能度丙烯酸酯体系中双键密度，硬度不会降低，固化膜柔韧性明显提高；与A类丙烯酸I酯相比，在双键密度一定时,含长链软段的B类丙烯酸酯光固化后膜的柔韧性较好。进一步增加丙烯酸酯基团间距离的C类丙烯酸酯光固化速度下降。通过调节稀释剂的用量、氨基甲酸酯与软段的调节可使复合的光固化胶固化膜的硬度与韧性均能达到所需要求。关键字：紫外光固化聚氨酯丙烯酸酯多官能度双季戊四醇聚合动力学IIABSTRACTAsanenvir

6、onmentalfriendlytechniqueinmaterialpreparingandprocessing,UVcuringhasbeenwidelyusedinleather,wood,metalsurfacecoatings,glasssurfacecoatingsandmanyotherfields.DifferentapplicationfieldsrequireuniquecoatingcompositionandUVcuringconditions.Thepropertiesofcuredcoatingmainlyd

7、ependonthecompositionandstructureofUVcuringmaterials.Therefore,theresearchesontherelationshipbetweenpropertiesofUV-curedfilmandstructureofoligomer,theproportionofsoftandhardsegments,thedensityanddistributionofphotoactivegroupsandsoonareveryimportantandsignificant.Fromthe

8、perspectiveofmoleculardesign,aseriesofstar-shapedacrylatesandurethaneacrylatesweresynthesizedfromdipent