蓖麻油基巯烯基紫外光固化胶粘剂的研制与性能研究

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、蓖麻油(CO)、丙烯酸羟丙酯(HPA)为原料,采用熔融缩聚法合成出端丙烯酸酯基预聚体;同时以CO和3-巯基丙酸(3-MPA)为原料采用酯化反应合成出端巯基光引发单体。将端不饱和双键聚氨酯丙烯酸酯预聚体与所制备巯基丙酸酯按一定比例复合,加入光引发剂,在紫外光照射下,预聚体中双键与光引发单体中巯基发生巯基-烯点击反应,制得聚氨酯丙烯酸酯固化膜。采用核磁共振氢谱(1 HNMR)、红外光谱(FT-IR)、热重分析(TG)和光量热系统(Photo-DSC)等手段对合成预聚体、巯基丙酸酯及固化膜结构和性能进行了分析表征。结果表明:在紫外光辐照下,预聚体中不饱和双键与巯基化合物中巯基间发生了自由基加成反应,固化时间在60s以内,且所制备UV固化膜具有良好的机械性能和热稳定性。     

超支化烯丙基聚硅氮烷-巯基化合物体系紫外光固化研究

采用等温差示光量热扫描技术(DPC)研究了超支化烯丙基聚硅氮烷-巯基化合物体系的紫外光固化.对比了超支化聚合物-巯基化合物体系、二官能烯丙基硅氮烷-巯基化合物体系和超支化自聚体系的紫外光固化特性,结果表明超支化-巯基化合物体系可在引发剂浓度低(0.1wt%)、辐照强度低(5mW/cm2)的情况下迅速发生光固化反应;与超支化自聚反应相比固化速率高、双键转化率高;而与低官能-巯基化合物体系相比,由于超支化分子结构的独特性,导致固化速率快,双键转化率偏低.对引发剂浓度、辐照强度和反应温度对固化行为的影响表明,在引发剂浓度不超过0.5wt%和辐照强度不大于30.50mW/cm2时,反应速率分别与引发剂浓度和辐照强度的1/2次方成线性关系.运用带扩散因子的自催化固化动力学模型研究了不同温度下的固化行为,计算出特定条件下的光固化动力学参数,表观总反应级数约为8.76,表观活化能为13.97kJ/mol.     

硫磺固化液体丁腈橡胶/环氧树脂体系机理和网络结构的研究

通过对比研究硫磺固化液体丁腈橡胶、液体丁腈橡胶/苯基缩水甘油醚、液体丁腈橡胶/邻烯丙基苯基缩水甘油醚3个体系的固化反应,推测了硫磺/含双键橡胶/环氧树脂体系的反应机理.采用示差扫描量热(DSC)法、红外光谱(FTIR)法、X射线光电子能谱(XPS)法、动态力学分析(DMA)法研究了固化反应放热,双键和环氧基团随反应时间的变化,固化产物中苯环、氧元素、网络结构与模型化合物结构的关系.实验结果表明,硫磺/液体丁腈橡胶体系是一步反应、硫磺/液体丁腈橡胶/环氧化合物体系是两步反应,且丁腈橡胶与环氧化合物之间有化学键键接;液体丁腈橡胶/硫磺、液体丁腈橡胶/苯基缩水甘油醚/硫磺、液体丁腈橡胶/邻烯丙基苯基缩水甘油醚/硫磺3个体系的玻璃化转变温度依次升高,储能模量、交联密度依次降低.在此基础上提出液体橡胶与环氧化合物的固化反应机理为:硫磺裂解生成硫自由基,一方面部分硫自由基与体系中的双键发生加成反应,另一方面硫自由基与烯丙基α位的活泼氢反应生成巯基,巯基引发环氧基团发生开环反应,体系内的自由基间相互偶合交联.     

巯基化合物结构对巯基/乙烯基共聚体系紫外光固化反应活性的影响

运用FTIR原位跟踪方法, 以巯基和碳碳双键官能团转化率做为检测指标, 研究了巯基化合物的结构对紫外光固化巯基/乙烯基共聚体系固化行为的影响. 在相同的反应条件下, 苯硫酚的反应活性明显低于硫醇的反应活性; 巯基化合物中吸电子基团(酯基)会使反应活性降低, 而推电子基团(异丙撑基)会使反应活性提高. 采用量子化学中密度函数理论B3LYP/6-31G*的方法和基组对巯基化合物中S与H的净电荷和键长计算结果表明：吸电子基团使S上的净电荷减少, 其与H的共价键键长缩短; 而推电子基团的作用则相反. 此结果佐证了FTIR的实验结果, 揭示了巯基化合物结构对巯基/乙烯基共聚体系紫外光固化反应活性的影响机理.     

TiCl_4共引发异丁烯正离子聚合合成反应活性聚异丁烯

由H2O/TiCl4/甲醇或乙醚体系引发异丁烯在二氯甲烷与己烷混合溶剂中进行正离子聚合,探讨甲醇用量、聚合时间等因素对正离子聚合以及产物分子量、分子量分布和末端基结构的影响,并在此基础上探讨TiCl4共引发混合C4馏分中异丁烯选择性正离子聚合以制备活性聚异丁烯的可行性.结果表明,含氧试剂对聚合反应起到明显的调节作用,可适当稳定碳正离子活性中心,降低链增长速率,降低聚合产物的分子量(Mn=1600~4600),使分子量分布明显变窄(Mw/Mn=1.35~2.05),并可调节大分子链末端基结构及其含量.降低聚合体系中微量单体浓度以及适当延长聚合反应时间,均有利于提高聚异丁烯大分子链末端α-双键结构含量.通过TiCl4共引发异丁烯正离子聚合制备出末端α-双键含量可以达到70%以上的低分子量高反应活性聚异丁烯.此外,该引发体系还可引发混合C4馏分原料中异丁烯进行高选择性正离子聚合,得到Mn=2000、Mw/Mn=2.59、端基α-双键含量为38.9%的聚异丁烯.     

巯基/(甲基)丙烯酸(甲基)烯丙酯光固化特性

通过对羧酸盐法改进后合成同时含有高活性的丙烯酸酯型C=C和低自由基活性的烯丙基型C=C的烯类单体(甲基)丙烯酸(甲基)烯丙酯,以实现(甲基)丙烯酸酯类紫外光固化与巯/烯光聚合结合在二元体系中;并以1173为光引发剂,利用实时红外(RT-IR)跟踪此类烯烃与三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)(TMMP)光固化过程,探究烯烃结构、光强和引发剂用量对含有两类碳碳双键的烯类单体与巯基化合物二元体系的光固化行为的影响.研究发现,这类二元巯-烯光聚合反应中均有(甲基)丙烯酸酯双键的反应活性最大,(甲基)烯丙基次之,巯基的反应活性最小;甲基取代在烯烃的不同C=C上,对巯-烯光固化特性影响不同,甲基取代在烯丙基C=C上比甲基取代在丙烯酸基C=C上对巯-烯光固化行为影响更大;巯基最终转化率随甲基取代基数目增多而减少;丙烯酸甲基烯丙酯体系中两类双键(丙烯酸型/甲基烯丙基型)反应活性几乎相同且均具有高的转化率.     

巯基-烯光点击反应辅助合成多官能度蓖麻油基聚氨酯丙烯酸酯

研究巯基-烯光点击反应辅助合成多官能度蓖麻油基聚氨酯丙烯酸酯。首先通过光引发的巯基-烯点击反应,于蓖麻油分子上引入巯基乙醇,形成多羟基化合物,然后加入丙烯酸羟丙酯与异佛尔酮二异氰酸酯,以物质的量为1:1反应得到端异氰酸酯丙烯酸酯,最终得到蓖麻油基聚氨酯丙烯酸酯。通过调节羟基含量可以得到不同官能度的丙烯酸酯。采用红外光谱、核磁氢谱、热重分析等手段表征其结构和性能,并测试了合成的聚氨酯丙烯酸脂的吸水率、附着力等性能,同时考察了它的热稳定性。结果表明, 在紫外光照射下,巯基和不饱和双键之间发生了加成反应;该聚合物的固化膜性能得到提高,尤其是硬度和热稳定性。由本文快速合成方法得到的树脂性能良好,具有较好的应用前景,扩大了巯基-烯光点击反应在高性能UV固化材料方面的应用范围。     

在Bu_2SnO-Bu_3PO_4缩合物的存在下以端羟基聚醚增韧环氧树脂

工业中大量生产的端羟基聚醚 ,由于羟基的反应活性不够 ,不能直接用于增韧胺类固化的环氧树脂 .Bu2 SnO Bu3PO4 缩合物能催化羟基对环氧基的加成反应 .本文研究在Bu2 SnO Bu3PO4 缩合物Sn P6 70 0的存在下以端羟基聚四氢呋喃 (PTMG)增韧芳香胺 4,4′ 二氨基二苯砜 (DDS)固化的环氧树脂 .PTMG首先与环氧树脂反应生成嵌段共聚物 ,在固化时发生微相分离 .分散相的尺寸在有利于增韧的范围内 .PTMG在分子量与浓度适当时 ,能使树脂的断裂韧性大大提高 ;抗弯强度也有显著提高 ,而Tg 和模量略有降低 .     

环氧丁羟型聚氨酯弹性体的制备与性能

以间氯过氧苯甲酸(mCPBA)为氧化剂对降解法制备的端羟基聚丁二烯(DHTPB)中的部分双键进行环氧化改性,通过控制mCPBA和双键的比例制得具有不同环氧率的环氧化端羟基聚丁二烯(EHTPB),经1H-NMR分析测试表明EHTPB的环氧率分别为5%、10%和15%,与设计值基本一致.进一步以EHTPB为多元醇、4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)为异氰酸酯、1,4-丁二醇为扩链剂制备了环氧丁羟型聚氨酯弹性体(EPU),并对其性能进行了测试,研究结果表明:丁羟胶的环氧化改性对聚氨酯弹性体的力学性有着一定的提升作用,其杨氏模量和拉伸强度随环氧率的上升而提高,而断裂伸长率则随环氧率的上升有所下降;环氧丁羟型聚氨酯弹性具有优异的弹性恢复能力;环氧化改性后,聚氨酯弹性体的热稳定性有一定程度的提高;聚氨酯弹性体的玻璃化转变温度随环氧率的上升而升高.     

双烯烃橡胶复分解-加氢制备端羧基聚烯烃

采用烯烃复分解法,以双烯烃橡胶为原料,在Grubbs II代催化剂和链转移剂(马来酸)的作用下制得相应的端羧基聚二烯烃,通过对甲苯磺酰肼/三正丙胺试剂对其进一步加氢得到端羧基聚烯烃.主要研究了反应时间、反应温度、橡胶中双键/催化剂摩尔比、橡胶中双键/链转移剂摩尔比等因素对产物分子量及分子量分布的影响.通过核磁共振氢谱(1H-NMR)和碳谱(13C-NMR)、红外光谱(FTIR)、凝胶渗透色谱仪(GPC)、热重分析(TGA)和示差扫描量热分析(DSC)对产物的结构和性能进行了测试表征.结果表明,通过调整橡胶中双键/催化剂的摩尔比或橡胶中双键/链转移剂的摩尔比可以调控产物的分子量.另外,采用该方法制得的端羧基聚丁二烯具有较高的反式1,4-结构含量,与原料相比其顺式1,4-结构含量大幅下降,从而对产物的性能产生一定影响;而以异戊橡胶为原料时并没有观察到该现象.端羧基聚二烯烃经加氢反应后转变成端羧基聚烯烃,具有更好的热稳定性.该方法合成步骤简单,产物分子量可控,为功能材料的制备提供了新的可能.     

有机硅改性丙烯酸环氧单酯光-热混杂固化体系的表面性能

以有机硅改性丙烯酸环氧单酯为树脂配制了一系列紫外光-热混杂固化体系.通过FTIR表征了光-热固化过程双键和环氧特征吸收峰的变化.研究了不同的稀释剂对光固化和光-热混杂固化膜的凝胶率、吸水率、表面水接触角等性能的影响,并用能谱仪(EDS)测试了固化膜表面硅元素的含量.结果表明:光固化膜的凝胶率低于86.5%,而光-热混杂固化膜的凝胶率在97.0%左右.与丙烯酸环氧单酯光-热固化体系相比,有机硅改性丙烯酸环氧单酯光-热固化膜的表面水接触角有显著提高,由62.53°提高到99.27°,EDS测试也表明有机硅有富集于固化膜表面的特性.     

ABA型聚L-丙氨酸-聚乙二醇嵌段共聚物的合成及其表征

利用L-α-丙氨酸和三聚光气反应制备了N-羧基-α-丙氨酸-环内酸酐(NCA).以聚乙二醇(PEG)为原料.制备了端氨基聚乙二醇(PEG-NH₂),并以此作为引发剂,引发NCA开环聚合.合成了不同组成和分子量的聚L-丙氨酸-聚乙二醇(PLAA-PEG-PLAA)嵌段共聚物.利用IR、¹H NMR、DSC、WAXD、CD等方法对共聚物结构进行了表征.结果表明,PEG-NH₂引发NCA开环聚合得到的是嵌段共聚物,通过¹H NMR谱得到共聚物组成及数均分子量;引入PEG的结果使聚L-丙氨酸的亲水性有所改善;CD测诚结果表明共聚物在水溶液中主链主要以α-螺旋构象存在.     

原位分散紫外光固化SiO_2纳米复合材料的性质

紫外光固化技术是以紫外光为辐射光源使体系快速固化的技术 ,具有易散热、快速固化成型、百分之百转化率、固化材料质量高等诸多优点 ,可用来制备各种功能材料 [1～ 3] .Adrian等[4] 在紫外光可固化材料中利用分散法填充各种传统填料 ,提高了固化材料的力学性能 .本文将 Si O2 纳米粒子分散在环氧丙烯酸酯齐聚体等构成的紫外光可固化溶液中 ,制得了 Si O2纳米复合材料 .试验表明 :原位分散紫外光固化合成纳米复合材料具有快速固化、容易成型、基体可选等优点 ,所得 Si O2 纳米复合材料具有良好的力学和光学性能 .试剂与仪器 :双酚 A环氧…     

双交联网络有机硅弹性体的制备及其自修复性能研究

首先通过水解缩合法制备出了不同巯基含量的无色透明巯基硅油(PDMS-SH),然后通过PDMS-SH与端乙烯基硅油的光诱导点击反应和羧基硅油与氨基硅油的热可逆动态离子交联构建出可逆/不可逆杂化双交联网络,制备出一种可快速UV固化及优异自修复性的有机硅透明弹性体.辐照强度为70 mW/cm~2,Darocur1173加入量为1.0 wt%,―SH/―Vi摩尔比为1.5/1时,巯基-烯点击聚合具有较高的凝胶率、转化率及聚合速率,且固化速率不受离子交联网络的影响.巯基-烯初网络形成后,进一步加热可促进离子网络的形成,提高弹性体力学性能.此外,动态离子交联网络在弹性体中均匀分布.增加离子交联网络可有效降低松弛活化能,有利于应力松弛及动态可逆性,同时热处理工艺有利于动态离子网络的移动及解离-重组过程,从而有利于双网络结构的形成及修复效率的提升.更重要的是,选用巯基硅油DE/15及离子交联网络含量仅15 wt%时,弹性体具有较优力学性能及自修复效率,多次修复后的修复效率仍可高达90%以上,同时快速固化的弹性体具有高达90%以上的可见光透光率.为基于可逆动态离子缔合诱导的快速固化自修复透明有机硅材料提供一种新型可行的制备方法.     

碳酸钙表面感光修饰及其在UV涂料中的应用

本文以丁二酸酐(SAA)、2-羟基-4-(2-羟基乙氧基)-2-甲基苯丙酮(D2959)和环氧油酸(EOA)为原料,合成了一种具有感光性的脂肪酸S-2-E,并用于碳酸钙的改性.然后以油酸(OA)改性碳酸钙为对比,通过吸油量测试、差动光照热分析仪(DPC)、动态力学分析(DMA)、扫描电镜(SEM)等测试手段讨论了S-2-E对碳酸钙的改性效果、相应改性碳酸钙S-2-E-CaCO3的光活性及S-2-E-CaCO₃对UV涂料的性能影响 .结果显示,S-2-E对碳酸钙的改性效果与OA相当 .碳酸钙经S-2-E改性后具有一定的光活性,能参与UV涂料的固化,固化膜的硬度、耐水性等性能有所改善.     

可聚合二苯甲酮类光引发剂的合成及其光聚合性能研究

以4-(2,3-环氧丙氧基)二苯甲酮(EBP)和丙烯酸为原料,通过开环反应合成了含有不饱和双键的可聚合光引发剂4-(丙烯酸-2-羟基丙酯-3-氧基)二苯甲酮(AEBP).采用红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(¹HNMR)对其结构进行表征,利用紫外吸收光谱对AEBP的紫外吸收波长进行表征,通过实时红外(RT-IR)研究了AEBP引发丙烯酸酯单体的光聚合动力学.采用萃取法对比了BP与AEBP引发固化体系后的迁移性.结果表明,随AEBP浓度增加,单体最终转化率增加;当助引发剂N,N-二甲氨基苯甲酸-乙酯(EDAB)浓度为1.2%时,单体最终双键转化率最高;AEBP对双官能度单体的引发效率较之三官能度单体的好;聚合速率随光照强度的增强而变快;固化后AEBP的迁移性比传统的BP大大降低.     

可降解聚氨酯丙烯酸酯生物材料的制备及其表征

以端羟基聚丙交酯(PLLA)为软段,六亚甲基二异氰酸酯(HDI)和甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)为硬段聚合得到端基为双键的低聚物,再在UV照射下固化得到可生物降解的聚氨酯丙烯酸酯(PUA)生物组织工程材料.PLLA由1,4-丁二醇引发L-丙交酯(L-LA)开环得到.PLLA和低聚物的组成结构用NMR和GPC进行了表征.对固化聚合物PUA的热性能(DSC和TGA)、力学性能(DMA和拉伸)和亲水性(接触角和溶胀)的研究表明增加PLLA软段会增加材料的Tg,但降低材料的亲水性和交联度.PLLA500-HDI的拉伸强度为6.7 MPa,可以满足生物材料的力学性能要求.通过体外降解实验,发现增加PUA材料的软段,降解速率下降.降解16周后,PLLA500-HDI降解最快,失重15.8%,而PLLA2000-HDI的降解速率最慢,失重5.5%,可能与其微相分离的结构有关.红外(ATR)分析表明降解的PUA膜中N—H的伸缩吸收峰(3364 cm-1)变宽和C O吸收峰变尖锐,说明主链中酯键和氨基甲酸酯键都发生了水解.热失重(TGA)曲线上PLLA500-HDI和PLLA1000-HDI降解后的PUA材料热稳定性下降,而PLLA2000-HDI变化不大.此外,在SEM图中发现降解的PLLA500-HDI膜表面出现裂纹和孔洞,PLLA2000-HDI材料表面也形成相分离结构.细胞实验说明材料支持细胞的黏附,有较好的生物相容性,具有应用于组织工程的潜力.     

自组装膜上细胞色素c的电化学石英晶体微天平实时表征和定量检测

采用电化学石英晶体微天平(EQCM)实时表征和定量检测细胞色素c(Cytc).在压电石英晶振表面上自组装巯基十一酸(MUA)单层膜,以盐酸1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)活化羧基,将Cytc共价固化到电极表面.EQCM实时监测了MUA的自组装和Cytc的固化过程,测定了二者在电极表面的覆盖度和Cytc的固化量.结果表明,Cytc在0.03～3.00μmol/L浓度范围内呈线性变化,检测限可达到1.19×10^-9mol/L.     

端硅烷基液体氟弹性体的合成与固化及性能

用两步法合成了端硅烷基液体氟弹性体:(1)以端羧基液体氟弹性体和五氟苯酚为原料,通过Steglich反应制备了端五氟苯酚酯液体氟弹性体;(2)端五氟苯酚酯液体氟弹性体与γ-氨丙基三乙氧基硅烷发生取代反应,制备端硅烷基液体氟弹性体.用FTIR,1H-NMR,19F-NMR和GPC对端羧基液体氟弹性体、端五氟苯酚酯液体氟弹性体和端硅烷基液体氟弹性体的化学结构进行了表征.端硅烷基液体氟弹性体可在室温下进行湿度固化,固化膜的T g随着固化前硅烷封端液体氟弹性体相对分子质量的增加而降低.固化膜具有很好的耐酸,航空煤油,非极性溶剂等化学药品性,且高分子量的固化膜的耐航空煤油,环己烷,盐酸性能优于低分子量的固化膜.固化膜具有较好的疏水疏油性,与水的接触角为91°~114°,与丙三醇的接触角为89°~111°.固化膜具有较好的耐热性能,5%热失重温度T5在215~280℃,800℃的残炭率为23.44%~38.69%.     

环氧树脂/聚砜共混体系相结构的调控研究——环氧预聚物分子量的影响

研究了不同分子量的环氧预聚物对双酚A型双官能团环氧树脂 /聚砜 (PSF) /固化剂 (二氨基二苯基砜 ,DDS)体系相分离结构的影响 .通过红外光谱 (FTIR)和动态热机械分析 (TMA)对反应转化率、玻璃化温度以及固化温度的关系的研究 ,表明环氧预聚物分子量较小时 ,凝胶点和玻璃化是影响相结构的关键因素 ;环氧分子量较大时 ,环氧扩链后粘度的变化则成为抑制相分离的重要因素 .电子显微镜 (SEM)结果表明改变环氧预聚物分子量可以达到调控相结构的目的 ,随着预聚物分子量的增大 ,体系的微区尺寸减小 .