巯基化合物的合成及光固化机理的研究

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1、摘要在光辐照下使小分子化合物或预聚体聚合是一种快速、经济而又环保的高分子成型工艺。乙烯基硅氮烷VL20是一种液态陶瓷静驱体，通过光固化成型后热裂解形成含Si、C、N的陶瓷体，可用于制造各种陶瓷微器件和耐高温抗氧化陶瓷涂层。VL20在加入光引发剂经紫外光照射后可进行光聚合反应，但是由于氧阻聚和凝胶阻聚作用，反应很快停止，双键最终转化率不高。通过在体系中加入巯基化合物，不但可以消除氧阻聚，而且使光聚合反应由链式聚合转变为逐步聚合，推迟了体系凝胶的出现，大太提高了双键转化率。本文通过酯化反应合成出后续研究所必须的原料——1，3一丙二醇缩-

2、(3．巯基丙酸酯)、三羟甲基丙烷缩三(3．巯基丙酸酯)和季戊四醇缩四(3一巯基丙酸酯)，FTIR谱图和1H．NMR谱图分析表明酯化反应基本完全。但由于空间位阻效应，季戊四醇酯化率偏低(约91％)，三羟甲基丙烷酯化率居中(约94％)，l，3一丙二醇酯化率最高(约98％)。利用傅立叶变换红外光谱(FTIR)原位跟踪和紫外光差示扫描量热(UV-DSC)实时跟踪研究巯基／VL20紫外光聚合的机理和动力学特征。研究表明：加入巯基化合物后，VL20的紫外光聚合不受氧阻聚和凝胶阻聚的影响，反应速率大大提高，双键转化率由25％左右提高到80％以上；

3、巯基／VL20以官能团1：l等当量比进行光聚合反应，链增长属自由基逐步增长反应，而链终止属双基终止反应；巯基／VL20总反应动力学级数为1级，反应速率R。叫c=c】l【sHI”，即与双键浓度的1次方成正比，而与巯基浓度无关；巯基化合物官能度对巯基／VL20光聚合反应动力学有很大的影响，官能度越大光聚合反应速率越大，初步研究了光固化工艺对巯基／VL20光固化反应的影响及光固化产物的热裂解性能。对光固化工艺研究表明：不加光引发剂时巯基／VL20也能发生光固化反应，但反应较慢，而加入少量光引发剂后，巯基／VL20光固化反应速率就迅速增大；

4、巯基／VL20光固化反应速率与光强的约0．5次方成正比，但根据引发剂的用量，光强并不宜过大，一般在30mW／cm2以下即可；温度对巯基／VL20光固化反应的影响较弱，低温时反应活化能只有2．3kJ／mol，而高温时(65℃以上)反应明显偏离了Arrhenius规律。对固化产物TGA热分析表明：合氧原子巯基化合物的加入，当裂解温度达到470℃时发生氧化失重，不利于裂解产率的提高，且用量越大氧化失重越大，裂解产率越低：相比之下，巯基化合物官能度对裂解产率基本没什么影响。关键词：巯基／乙烯基，光聚合(光固化)，机理，动力学，傅立叶变换红外

5、光谱紫外光差示扫描量热AbstractPhoto—curingreactionwasaquick，cost—effectiveandenvironment—friendlycuringprocessofresinoligrners．Thevinylsilazane(VL20)wasakindofliquidceramicprecursor．Afterphoto-curingandmoulding，thepolymerscouldbeconvenedintoceramicmaterialscontmningC，NandSielemen

6、tsbyhi曲temperaturepyrolysis，andwasusedtofabricateceramicMEMSandceramiccoatingswithhightemperatureandoxidationresistance．OnceexposingtoUVlight，theVL20couldphotopolymerizeunderphotoinitiator．But，becauseofoxygeninhibitionandgelationinhibition，thephoto—polymerizationreacti

7、onstoppedquicklyandthelastconversionof—C=C—doublebondwasnothigh．ByaddingthiolmonomerstotheVL20，thesystemwouldnotonlyeliminateoxygeninhibition，butalsoconvegchainingpolymerizationreactionintostep—growthpolymerizationreaction．Italsoeliminatedgelationinhibitionandincreased

8、theconversionof—-C=C-doublebondgreatly．Threethiolmonomers：1,3-propanedioldi(3一mercaptopropionate)，trimethylolpropanet