双固化松香基聚酯丙烯酸酯的合成及其固化涂膜性能研究

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双固化涂料能综合紫外光(UV)固化反应和“暗”反应的优点,使涂膜固化更完全,对有色体系及不规则物件均可使用,因此能扩展UV固化的应用范围。本文先利用可再生资源松香和丙烯酸(AA)反应生成丙烯海松酸(APA),然后和顺酐(MA)、新戊二醇(NPG)及季戊四醇(PER)等合成松香基不饱和聚酯(APAUP)。继续将APAUP和不同量的丙烯酸反应制备既含有不饱和双键又含有羟基基团的松香基聚酯丙烯酸酯(APAPEA),可以进行光/热双固化。以APAPEA为预聚体,配制成涂料,研究其涂膜性能。  1.APAUP的制备首先将松香和丙烯酸反应制备出丙烯海松酸,然后将其和醇及顺酐反应生成APAUP,研究反应条件及合成工艺,并对产物进行红外分析。  新戊二醇、季戊四醇、丙烯海松酸和顺酐按摩尔比为0.85∶0.4∶0.5∶0.5,利用两步加料法,先将APA、新戊二醇和季戊四醇加入四口烧瓶中,缓慢升温至200℃。当酸值为10-15mg/g时降温,加入MA,170℃时保温2h然后继续缓慢升温到200℃保温,反应至酸值65mg/g以下时,抽真空3h,降温得到APAUP。  对产物进行了FT-IR分析,发现醇及酸酐成功的发生了反应,APA反应较为完全,另外产物中含有大量的羟基。  2.APAPEA的制备将APAUP和丙烯酸反应合成APAPEA-2,考察了反应过程中反应温度、催化剂及阻聚剂用量等对反应的影响。得到的最佳条件为:反应温度为110℃;以对甲苯磺酸为催化剂,用量为1.0%;阻聚剂对苯二酚用量为0.1%。  对产物APAPEA-2进行红外光谱分析,并且和APAUP进行对比,发现丙烯酸反应较为完全,同时产物中仍有羟基存在,可以进行后期的热固化交联反应。另外,在得出的最佳合成条件下,通过改变APAUP和丙烯酸的摩尔比,制备了不同羟基含量的APAPEA-1和APAPEA-3,测定了最终产物的羟值、双键含量、黏度等,产物均为浅黄透亮液体。  3.涂料配制及涂膜性能将三种不同的预聚物和一定量的光引发剂、活性稀释剂、固化剂等配制成涂料,制备成涂膜,研究了其种类及用量,得到最佳结果为:以1173和TPO为光引发剂,且复配比为6∶4;以TPGDA作为活性稀释剂,且用量为20%;以N75为光引发剂,且n(—NCO)/n(—OH)为1.1。另外实验得到热固化的最佳条件为在80℃下烘烤100min。  探讨了光-热双固化(先光固化后热固化),热-光双固化(先热固化后光固化)及光固化三种固化方式对涂膜性能的影响,最终发现光-热双固化方式得到的涂膜性能最好,且光-热双固化及热-光双固化方式均比光固化方式的涂膜性能好。
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