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几十年来,光固化技术因其显著的优势受到了广泛的关注,它是一种具有节能、环境友好、经济、性能优异、高效等诸多优点的工业技术。紫外光固化体系主要由预聚物、活性稀释剂、光引发剂组成。低聚物在光固化体系中占有较大的比例,对涂膜的热性能、机械性能和表面性能起着决定性的作用,如硬度、柔韧性、附着力等。 环氧丙烯酸酯是由环氧树脂和(甲基)丙烯酸在催化剂作用下开环酯化制得,它具有优异的综合性能,是目前应用范围最广泛、用量最大的光固化低聚物。由于其附着力强、硬度高、耐化学品性强等优点,常应用于耐腐蚀材料。但在某些领域,环氧丙烯酸酯黏度高、力学性能差、脆性大、不耐光老化的缺点限制了它的应用,并且大量使用活性稀释剂易造成环境污染,这种状况日益引起人们的关注。因此研制低粘度的环氧丙烯酸树脂以减少活性稀释剂的使用,或对其进行改性以提高树脂的应用性能具有重要的现实意义。 本文主要从三个方面对环氧丙烯酸酯进行改性研究,并分析了他们的结构与性能。 (1)2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)是一种带有磺酸基团的乙烯基单体,由于双键上特殊取代基的影响,AMPS上的不饱和双键聚合活性极高。采用该单体对环氧树脂进行改性,不但可在较温和的条件下合成产物,无需添加强酸性催化剂;而且目标产物能更快地固化成膜并具有一些优异的性能。结果表明经化学改性的环氧丙磺酸酯具有一定的碱液洗脱性,BFS涂层在2wt%NaOH溶液的侵蚀下,15s内从玻璃表层剥离。涂膜的亲水性、附着力也有较大提高,其残碳率高达24.02 wt%。 (2)十二烯基琥珀酸酐(DDSA)通常作为环氧固化剂使用,它独特的长碳链对固化材料具有增韧作用。甲基丙烯酸羟乙酯与酸酐酯化反应得到稀释剂HEMA-DDSA,它具有可光聚合的丙烯酸双键,可作为二官能度的大分子活性稀释剂添加,用以改善环氧树脂材料的力学性能。添加5 wt% HEMA-DDSA活性稀释剂时,体系的交联密度提高,固化产物的综合性能最好,拉伸强度为38.38 MPa。 (3)光固化有机-无机纳米复合材料综合了光固化材料和纳米材料的优点。无机纳米粒子能改善光固化材料的柔韧性、耐磨性、热稳定性、附着力、力学性能等。在环氧丙烯酸酯体系中添加纳米二氧化硅粒子提高了材料的附着力,增至4B。