【题名】紫外光-热混杂固化含硅树脂的性能研究

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1、刘红波等：紫外光-热混杂固化含硅树脂的性能研究【题名】紫外光-热混杂固化含硅树脂的性能研究【作者名】刘红波1,2林峰1,2肖望东1,2张武英1徐玲1【作者单位】1（深圳职业技术学院化生学院深圳518055）2（深圳市高分子材料改性与加工公共技术服务平台深圳518055)摘要合成了一系列同时具有双键（光固化）和环氧基团（热固化）的有机硅改性丙烯酸环氧单酯，配制了光-热混杂固化体系。测试了有机硅链段长短对改性丙烯酸环氧单酯光-热混杂固化膜的凝胶率、吸水率、力学性能、体积收缩率和热性能的影响，结果表明：在相同稀释剂条件下，与丙烯酸环氧单酯光-热固化膜相比

2、，有机硅改性丙烯酸环氧单酯光-热固化膜的凝胶率为97％左右，与未改性前相似，断裂强度有所下降，但断裂伸长率由4.8%提高到14.1%，体积收缩率由6.19%下降到4.93%，光-热固化膜的热分解温度有所增加。关键词紫外光固化，热固化，硅，改性，丙烯酸环氧单酯中图分类号TL13【引言】紫外光固化技术具有固化速度快、无溶剂污染、膜层性能优异、适合流水线生产等优点，在涂料、胶黏剂、油墨等领域有广泛的应用前景[1,2]。目前，紫外光固化涂料在塑料、木材、纸张等基材上已取代部分溶剂型涂料，得到越来越广泛的应用。这些常见的紫外光固化产品以自由基固化为主，其特点

3、是固化速度快，性能易于调节等，但也存在不易表干、聚合体积收缩大、无后固化等问题。为了克服这些缺点，一些将紫外光固化与其他固化方式结合起来的混杂固化体系得到了研究和发展，如光-空气、光-潮气、光-厌氧和光-热等，其中以光-热混杂固化体系固化过程容易控制、膜层性能优异而得到较多的研究[3-6]。1实验材料与方法1.1原料与试剂环氧树脂，壳牌827，进口分装；丙烯酸，分析纯，天津化学试剂厂；甲苯二异氰酸酯(TDI)、丙烯酸羟乙酯(HEA)，分析纯，东方化工厂；改性脂肪族胺(MAA)、二月桂酸二丁基锡（DBT），分析纯，广州化学试剂厂；羟基硅油（羟基含量9

4、.5%、8%、6%，简称S-9.5、S-8、S-6），工业级，东莞市竹茂有机硅有限公司；羟基硅油（羟基含量4%、2.5%、1.5%，简称S-4、S-2.5、S-1.5），工业级，山东大易化工有限公司。1.2有机硅改性丙烯酸环氧单酯（OMEMA）的合成按照参考文献[7]合成丙烯酸环氧单酯；有机硅改性丙烯酸环氧单酯的合成参照参考文献[8,9]，具体过程如下：往三口烧瓶中加入1.0mol的TDI，搅拌，水浴升温至60℃；另取含1.0mol羟基的羟基硅油（S-9.5）与0.6gDBT混溶，滴加入TDI中，然后升温至70℃继续反应3h；再滴加含有0.6g对羟

5、基苯甲醚的0.5molHEA，滴加后继续反应2h；然后加入0.5mol的丙烯酸环氧单酯，继续反应，通过二正丁胺滴定法和红外光谱检测不出反应体系中含有NCO基团时，反应结束。所得的有机硅改性丙烯酸环氧单酯结构如图1所示。030303-3刘红波等：紫外光-热混杂固化含硅树脂的性能研究【通栏图片】图1有机硅改性丙烯酸环氧单酯分子结构Fig.1Themolecularstructureoforganosilicon-modifiedepoxymonoacrylates其他有机硅改性丙烯酸环氧单酯（对应羟基硅油羟基含量8%、6%、4%、2.5%和1.5%）的

6、合成按类似方法进行。1.1固化膜的制备将有机硅改性丙烯酸环氧单酯（OMEMA）、稀释剂、光引发剂和胺类热固化剂按一定比例混合，涂布在四周有边框的载玻片上，先用紫外光固化机（高压紫外汞灯2kW，波长365nm）光固化5s，再在120℃热固化1h，室温放置1d后测试。1.2表征方法1.4.1凝胶率和吸水率的测定取一定量的固化膜，通过索式抽提器用丙酮抽提6h，然后70℃干燥称重，所得的质量除以原始质量即得固化膜的凝胶率。一定量的固化膜浸入蒸馏水24h，擦去表面的水称重，增加的质量除以原始质量得固化膜的吸水率。1.4.2力学性能测试试样固化成80mm×10

7、mm×0.45mm的长条，在BDO-FB005TN型（德国）万能电子试验机上测定杨氏模量、断裂伸长率和断裂强度，测试方法参照GB/T16421-1996和GB/T1040.1-2006，拉伸速率20mm/min。1.4.3固化体积收缩率的测定用比重瓶法测定液体混合物的相对密度（ρl）和固化膜相对密度（ρs），然后按公式（1）计算固化体积收缩率：【公式】【1】1.4.4固化膜热性能测试称取(8±2)mg的固化膜样品，用TGAQ50型（美国）测试仪在氮气氛的条件下测定固化膜的热性能，温度范围20℃－600℃，升温速率20℃/min。2结果与讨论2.1固

8、化过程的交联聚合程度各配方在光-热作用下的交联聚合程度可以通过固化膜的凝胶率和吸水率来表征，测试结果如表1所示。混杂固化体