高性能水性光固化涂料的合成研究

论文摘要

水性光固化涂料结合了水性体系与光固化技术的优点,是一种现代涂料。水性光固化涂料不但高效节能,而且更加环保,因此在涂料工业中获得了越来越多的应用。为了适应这一发展趋势,本工作对水性光固化涂料进行了研究。主要工作如下：1.水性光固化纯丙乳液的研究。以功能化的纯丙乳液为基础,使用甲基丙烯酸缩水甘油酯对其进行接枝改性,再将光引发剂与之混合,制得了纳米级分散的水性光固化纯丙乳液。并对功能单体用量、催化剂种类、不饱和化温度、光引发剂种类等因素进行了研究。2.水性光固化环氧丙烯酸乳液的研究。以双酚A环氧树脂为基体进行接枝聚合,然后使用甲基丙烯酸缩水甘油酯对其进行不饱和化,再经过中和、乳化、加入光引发剂等工序之后,制得了水性光固化环氧丙烯酸乳液。从对接枝聚合活性中心的研究中发现,除了已报道的接枝点之外,还存在着其它的潜在接枝点。这些潜在的接枝点具有与已报道的接枝点相似的活性。同时还研究了自由基种类对接枝聚合的影响,并提出了一种增加接枝聚合活性中心的方法。另外还对涂膜性能的各影响因素进行了研究。3.双烯单体的分子设计及其在水性光固化乳液制备中的应用。根据自由基聚合中不同双键的聚合活性不同,设计了一类双烯单体。这种双烯单体中较活泼的双键易于聚合,从而使相对不活泼的双键被保留在聚合物分子结构中。在固化过程中,这种被保留的双键可发生交联反应。而且这种双键是缺电子的,可被适当的给电子单体所活化。根据对所设计的双烯单体的分子性质的比较,从中选出了最符合要求的一种,并用这一双烯单体进行了实验研究,研究结果证明,这一双烯单体可用于制备不饱和乳液,并在紫外光作用下可被光引发剂引发交联。4.水性可聚合光引发剂的分子设计及其应用。为适应水性光固化乳液的发展需要,本工作设计了一类可聚合的光引发剂。根据对所设计的光引发剂的分子性质的比较研究,以及其水溶性的特点,从中选出了一种最适宜的水性可聚合光引发剂,并通过实验合成了这种水性可聚合光引发剂。另外还对其在水性光固化体系中的应用进行了研究,研究结果显示,这种水性可聚合光引发剂可以很容易地与水性光固化体系进行复配,并且,其不但可以引发紫外光固化,而且涂膜的固化性能优异。

论文目录

• 学位论文数据集
• 摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 第一章 绪论
• 1.1 光固化涂料的历史
• 1.2 光固化机理
• 1.2.1 自由基固化机理
• 1.2.2 阳离子固化机理
• 1.2.3 自由基与阳离子固化机理的比较
• 1.2.4 混杂光固化机理
• 1.3 光固化涂料的水性化发展趋势
• 1.4 水性光固化涂料用树脂体系
• 1.4.1 水性不饱和聚酯
• 1.4.2 水性聚氨酯丙烯酸酯
• 1.4.3 水性丙烯酸酯化聚丙烯酸酯
• 1.4.4 水性聚酯丙烯酸酯
• 1.4.5 水性环氧丙烯酸树脂
• 1.4.6 水性环化交联体系
• 1.4.7 其它
• 1.5 水性光固化涂料用光引发剂体系
• 1.6 水性光固化涂料的制备方法
• 1.6.1 外乳化法制备水性光固化涂料
• 1.6.2 功能性乳液接枝法制备水性光固化涂料
• 1.6.3 自乳化法制备水性光固化涂料
• 1.6.4 其它方法
• 1.7 水性光固化涂料的成膜机理
• 1.8 水性光固化涂料的应用
• 1.8.1 在木器涂装上的应用
• 1.8.2 在塑料制品上的应用
• 1.8.3 在金属材料上的应用
• 1.8.4 在纸制品上的应用
• 1.8.5 在光纤上的应用
• 1.8.6 在皮革涂饰上的应用
• 1.8.7 其它应用
• 1.9 水性光固化涂料的发展趋势
• 1.9.1 水性光固化涂料用光引发剂的发展趋势
• 1.9.2 水性光固化涂料用树脂的发展趋势
• 1.9.3 三维光固化技术与设备的应用
• 1.9.4 混杂固化技术的应用
• 1.9.5 简化水性光固化涂料的制备工艺
• 1.10 本课题的研究目的意义及创新点
• 1.10.1 本课题的研究目的和意义
• 1.10.2 本课题的创新点
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验用试剂
• 2.2 实验用仪器
• 2.3 实验合成方法
• 2.3.1 丙烯酸光固化乳液的制备方法
• 2.3.2 紫外光固化水性环氧丙烯酸涂料的合成
• 2.3.3 双烯单体制备光固化乳液的方法
• 2.3.4 双烯单体的溶液聚合
• 2.3.5 水性可聚合光引发剂的制备方法
• 2.4 实验表征测试方法
• 2.4.1 傅立叶红外光谱（FTIR）表征
• 2.4.2 透射电镜（TEM）表征
• 2.4.3 黏度的测定
• 2.4.4 乳胶粒子平均粒径及其分布的测定
• 2.4.5 酸值的测定
• 2.4.6 涂膜凝胶含量的测定
• 2.4.7 接枝率的测定
• 2.4.8 水分散性和稳定性的观察
• 2.4.9 涂膜的制备方法
• 2.4.10 涂膜铅笔硬度的测定
• 2.4.11 涂膜摆杆硬度的测定
• 2.4.12 涂膜附着力的测定
• 2.4.13 涂膜柔韧性的测定
• 2.4.14 涂膜光泽度的测定
• 2.4.15 涂膜耐磨性测试方法
• 2.4.16 耐冲击性
• 2.5 理论计算方法
• 2.5.1 化合物能量的计算
• 2.5.2 电子亲和能的计算方法
• 2.5.3 电离势的计算方法
• 2.5.4 键解离能的计算方法
• 2.5.5 吉布斯自由能的计算
• 2.5.6 环氧树脂接枝聚合活性中心的研究
• 第三章 结果与讨论
• 3.1 水性丙烯酸光固化乳液的研究
• 3.1.1 水性丙烯酸光固化乳液的设计
• 3.1.2 丙烯酸基础乳液的合成
• 3.1.3 丙烯酸共聚乳液不饱和化过程的研究
• 3.1.4 水性丙烯酸光固化乳液的表征
• 3.1.5 水性丙烯酸光固化乳液光固化性能的研究
• 3.1.6 水性丙烯酸光固化乳液的应用
• 3.1.7 小结
• 3.2 自乳化环氧丙烯酸光固化乳液的研究
• 3.2.1 自乳化环氧丙烯酸光固化乳液的设计路线
• 3.2.2 环氧树脂接枝聚合的研究
• 3.2.3 环氧树脂开环反应的研究
• 3.2.4 环氧丙烯酸接枝聚合物不饱和化的研究
• 3.2.5 环氧丙烯酸不饱和树脂的中和乳化性能的研究
• 3.2.6 自乳化环氧丙烯酸光固化乳液及其涂膜的表征
• 3.2.7 自乳化环氧丙烯酸光固化乳液的光固化性能研究
• 3.2.8 自乳化环氧丙烯酸光固化乳液的应用
• 3.2.9 小结
• 3.3 新型双烯单体的分子设计及其在水性光固化乳液中的应用
• 3.3.1 双烯单体的结构特性及其制备光固化乳液的工艺路线
• 3.3.2 双烯单体的分子设计及筛选
• 3.3.3 双烯单体cis-AEOEA的合成及表征
• 3.3.4 双烯单体cis-AEOEA聚合活性可控性的实验研究
• 3.3.5 双烯单体cis-AEOEA制备光固化乳液及光固化乳液光固化性能的研究
• 3.3.6 双烯单体所制备的水性丙烯酸光固化乳液的应用
• 3.3.7 小结
• 3.4 水性可聚合光引发剂的分子设计及其应用
• 3.4.1 水性可聚合光引发剂的分子设计及其筛选
• 3.4.2 光引发剂2959BDA（cis）的合成及表征
• 3.4.3 光引发剂2959BDA（cis）的应用
• 3.4.4 小结
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者和导师简介
• 附件