UV固化硬質(zhì)聚氨酯丙烯酸酯樹(shù)脂的制備及力學(xué)性能研究.pdf

1、UV(Ultraviolet)固化樹(shù)脂以其性能優(yōu)良、高效、低能耗、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)順應(yīng)世界節(jié)能環(huán)保潮流和國(guó)家綠色環(huán)保政策,在涂料、膠粘劑、油墨等領(lǐng)域一直備受矚目。近年來(lái),在牙科修復(fù)材料和新型美甲行業(yè)也迅猛發(fā)展。其中紫外光固化聚氨酯丙烯酸酯預(yù)聚物的組成和化學(xué)性質(zhì)具有很大的可調(diào)余地,可以通過(guò)分子設(shè)計(jì)合成具有不同官能度、不同性能的聚氨酯丙烯酸酯預(yù)聚物(Polyurethaneacrylate,PUA),從而調(diào)整紫外光固化樹(shù)脂的性能以適應(yīng)不同的需求。

2、在多數(shù)情況下,PUA是紫外光固化樹(shù)脂的首選預(yù)聚物,是研究的熱點(diǎn)。針對(duì)不同基材的特殊要求,UV固化聚氨酯丙烯酸酯樹(shù)脂目前尚存在一些問(wèn)題:第一,固化膜的高硬度與優(yōu)良韌性不能兼具,具有較高硬度的聚氨酯丙烯酸樹(shù)脂,其韌性較差,而韌性?xún)?yōu)良又會(huì)造成硬度較低;第二,對(duì)于特殊的基材——熱敏性基材,聚氨酯丙烯酸酯樹(shù)脂固化過(guò)程的放出的熱量會(huì)造成基材變形或者影響基材的性能,目前國(guó)內(nèi)外針對(duì)UV固化樹(shù)脂固化過(guò)程中的熱效應(yīng)研究較少。
　　 為了解決上述的問(wèn)

3、題,本工作以異佛爾酮二異氰酸酯(IDPI)、聚醚二元醇、聚醚三元醇、聚酯二元醇、甲基丙烯酸-β-羥乙酯等為主要原料,通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),配方設(shè)計(jì)及制備工藝設(shè)計(jì),研制出一系列結(jié)構(gòu)不同的PUA,將其與高硬度的改性樹(shù)脂(Modifed Resin,MR)、活性稀釋劑、光引發(fā)劑復(fù)配,制備出了聚氨酯丙烯酸酯樹(shù)脂,用紫外光固化機(jī)固化成膜。用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測(cè)定了在25℃和60℃條件下PUA的本體粘度;通過(guò)紅外分析光譜表征預(yù)聚物和固化膜固化前后的化學(xué)結(jié)構(gòu);利用差

4、熱分析法和紫外光點(diǎn)光源結(jié)合來(lái)研究UV固化聚氨酯丙烯酸酯固化過(guò)程的熱性能;通過(guò)等溫溶脹平衡研究固化膜交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu);并重點(diǎn)考察了預(yù)聚體、改性樹(shù)脂、活性稀釋劑、光引發(fā)劑對(duì)其固化過(guò)程的熱效應(yīng)和固化膜的力學(xué)性能的影響,得到以下主要結(jié)果和結(jié)論:
　　 (1)聚醚型聚氨酯丙烯酸酯樹(shù)脂固化時(shí)放熱強(qiáng)度對(duì)光引發(fā)劑用量和活性稀釋劑TMPTA用量敏感。隨著光引發(fā)劑用量的增大,最大放熱強(qiáng)度急劇增大,光引發(fā)劑最佳用量為UV固化聚氨酯丙烯酸酯樹(shù)脂總質(zhì)量的0.

5、5wt％;隨著TMPTA用量的增加,最大放熱強(qiáng)度也呈現(xiàn)急劇增大的趨勢(shì)。
　　 (2)隨著改性樹(shù)脂用量的增加,固化后的聚醚型聚氨酯丙烯酸酯樹(shù)脂溶脹率逐漸下降,由53.35%降為29.54%;硬度、抗拉強(qiáng)度均增大,斷裂伸長(zhǎng)率逐漸減小,耐彎折性由不斷變?yōu)閿?硬度由5B-6B變?yōu)?B;聚酯型聚氨酯丙烯酸酯樹(shù)脂的硬度逐漸增大,韌性逐漸下降。當(dāng)PUA/MR=85/15時(shí),聚酯型聚氨酯丙烯酸酯樹(shù)脂的硬度達(dá)到4H,耐90°彎折為斷而連。