含硅氟光固化功能性聚合物的制备及其复合材料的性能研究

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cdp850911
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紫外(UV)光固化技术是在紫外光照射下由光引发剂引发光敏性单体和/或聚合物快速交联形成固化物的过程。它具有高效、低能耗、几乎无污染等特点,是一种绿色环保技术。为了满足全球性环境保护的要求,挥发性有机溶剂在材料中的使用受到限制,这使光固化材料的研发受到许多领域的重视。有机硅以其结构的特殊性具有许多优点,例如低温柔韧性、时候、耐热、抗氧化、无毒、无味和不易挥发等优点,从而使其在传统的润滑、密封、印刷和惰性填充材料等方面得到了广泛运用。而含氟材料由于引入了氟原子,利用了氟的电负性大和氟碳键十分稳定的特点,能显著降低聚合物表面能。传统的热固型有机硅氟材料在热固化过程中,固化时间较长,能源消耗量较大,难以达到社会对经济环保型材料的应用标准。另外,对于光固化材料中使用较广的光敏性环氧树脂,其固化物的脆性大、耐热性差、表面能高和易受水影响等。因此,面对具有高柔韧性和耐热耐湿性等良好性能的复合光固化材料的需求,研发具备硅氟材料的优异性能以及光固化技术特点的含硅氟功能性光固化材料,以及该材料的添加在光敏性环氧树脂材料性能的改善中具有潜在的应用价值。然而,含硅氟材料必须含有光敏性功能基团,在固化中与组分相容性良好,产生高度交联网络,才能有效地应用于光固化领域。鉴于此,本文针对改善光敏性环氧树脂的综合性能,例如,耐热性、柔韧性、耐湿等,在本研究工作中我们制备了一系列含硅氟光固化功能性聚合物,将这些功能性聚合物分别与光敏性环氧树脂组成复合光固化体系,经紫外光照固化制得各种复合膜,研究了所得复合膜的性能,主要的研究内容和结果包括:1、制备了聚丙二醇二缩水甘油醚二甲基丙烯酸酯(DMA),制得环氧甲基丙烯酸酯/聚丙二醇二缩水甘油醚二甲基丙烯酸酯(BEMA/DMA)光固化体系,经紫外固化得到复合膜。性能测试表明:复合膜具有较高的光透过率,且光泽度良好。2、将端甲基丙烯酸酯基聚硅氧烷(APS)与BEMA组成光固化体系,进而研究复合固化膜的性能。结果表明:APS的添加使复合膜的热分解温度提高,玻璃化转变温度和表面能降低,光泽度提高。3、制备了甲基丙烯酰氧基杂化硅氧烷BEMA/HFMA/MAS光固化体系,经紫外固化得到复合膜。经横截面微观形貌观察表明:BEMA、HFMA、MAS三者分布均匀,使涂膜呈现良好的性能。4、以含氢硅油、丙烯酸缩水甘油醚和甲基丙烯酸为原料,制备了侧甲基丙烯酰氧基聚硅氧烷(MAPS),制得BEMA/MAPS光固化体系,经紫外照射得到复合膜。通过性能测试表明:MAPS的添加提高了复合固化膜的热分解温度,降低了其表面自由能,并使复合膜具有良好的柔韧性和耐水性。5、为进一步提高前述BEMA/MAPS固化膜的性能,在BEMA/MAPS复合光固化体系中加入一定量的HFMA,制得复合膜。结果表明:HFMA有利于降低BEMA固化膜的表面能,提高其耐水性。6、制备了UV/室温双重固化材料-侧环氧基/甲基丙烯酰氧基聚硅氧烷(EMPS),制得BEMA/EMPS双重固化体系,固化后得到固化膜。通过性能测试表明:固化膜的光泽度接近110,透光率几乎达80%,而且耐热降解性、柔韧性和表面能得到改善。7、制备了侧环氧基/含氟酯基聚硅氧烷(EFPS),其与环氧树脂组成光固化体系,经紫外固化得到复合膜。通过性能测试表明:复合膜兼具了硅和氟的特性,具有良好的热稳定性、表面能、耐湿性、柔韧性。8、制备了侧环氧基/含氟酯基聚硅氧烷(MFPS),制得环氧甲基丙烯酸酯BEMA/MFPS光固化体系,经紫外固化得到复合膜。通过性能测试表明:硅氧链段能提高固化膜的柔韧性和光泽度。而硅和氟的有效结合能提高固化膜的热降解温度和耐水性,降低表面能。9、以甲基丙烯酸酯缩水甘油醚(GMA)、甲基丙烯酸丁酯(iBMA)和HFMA为原料,制备了含氟甲基丙烯酸酯共聚物(GBF),然后将其与脂环族环氧树脂(3,4-环氧环己基甲酸-3,4-环氧环己烷基甲酯,CE)复合,经紫外光照射得到一系列GBF/CE复合膜。测试结果表明:两组分优势互补,赋予固化膜良好的综合性能,同时降低了CE固化后体积收缩的程度。
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