樊 荣1,任 军2,苏厚鑫1,唐旭东1
(1.天津科技大学 化工与材料学院,天津 300457;2.中国石油管道局工程有限公司,河北 廊坊 065000)
来源:材 料 科 学 与 工 程 学 报
2023年 第 41 卷第 6期
巯基;含氟聚氨酯;光固化;接触角
全氟聚醚醇(PFPE):工业级,苏威集团,平均分子量1700g/mol;异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI),分析纯;二月桂酸二丁基锡(DBTDL):分析纯;双(3-巯基丙酸)乙二 醇 (E23):分 析 纯;季 戊 四 醇 四 (3-巯 基 丙 酸)酯(PETMP),分 析 纯;三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA),分析纯;聚氨酯丙烯酸酯(JZ302):工业级,南京嘉中化工科技有限公司;2-羟基-2甲基-1-苯基-1-丙酮(Irgacure1173):分析纯,溧阳市凯信化工原料经营部。巯基单体和丙烯酸酯单体的结构式见图1。
如图2所示,将8.5gPFPE(0.005mol)和催化剂DBTDL溶于20mLDMF中,缓慢滴加到含有2.223g(0.01moL)IPDI和20 mLDMF溶 剂 的100 mL 三口烧瓶中,升温到60 ℃反 应7h得 到 含 氟 聚 氨 酯 预
3.1 结构表征
FPU 和SH-FPU 的红外光谱图见图3。在 FPU红外光谱中,2269cm-1处 为—NCO 的 伸 缩 振 动 峰,而 在 SH-FPU 曲 线 中—NCO 的 特 征 峰 消 失,在2570cm-1处出 现 了—SH 的 吸 收 峰,在 1725cm-1出现酯基的特征吸收峰,在1210cm-1出现 C—S—C的特征峰,以上特征峰的出现表明巯基封端完成,合成了端巯基含氟聚氨酯。
图4为有氧与无氧条件下固化涂层凝胶率与SH-FPU 含量的关 系 图。从 图 可 见,有 氧 条 件 下,丙 烯 酸酯树脂固化涂层的凝胶率仅为56%,加入巯基低聚物的涂层凝胶率 达 到 了82%以 上;无 氧 条 件 下,丙 烯 酸酯固化涂层的凝胶率为92%,加入巯基低聚物的涂层凝胶率达到 了96%。说 明 巯 基 官 能 团 的 引 入 能 显 著抑制氧阻聚效应进而提高光固化体系的转化率,其原
图5(a)为不同含量 SH-FPU 固化涂层的热失重曲线。未加入巯基低聚物的固化涂层具有最高的分解温度(T5% =303.3 ℃)。加 入2.4% SH-FPU-的 固 化涂层的分解温度最低,继续增加SH-FPU 的含量,固化涂层分解温度逐渐提高,这是因为固化涂层分解温度受到两个因素的影响:碳硫键(键能272kJ/mol)的存在导致的分解温度降低以及碳氟键(键 能462kJ/mol)的存在导致的分解温度升高,因此巯基组分中三官能巯基含量越高,固化涂层的热性能越差。图5(b)出现两个最大热分解温度,这与前文所述的两种聚合方式有关,在320℃附近为碳硫键分解的热失重峰,在468℃附近为碳碳键和碳氟键分解的热失重峰。
3.4 表面接触角
图6为不同条件下涂层的水接触角测试结果,从图可见:随着 SH-FPU 含 量 的 增 加,固 化 涂 层 的 表 面水接触角逐渐上升,同时涂层的耐盐性和耐酸性相较与纯丙 烯 酸 酯 UV-1 均 有 所 提 高。未 加 入SH-FPU的固化涂层表面水接触角 为 76.4°,加 入 2.4% SH-FPU 的固化涂层 水 接 触 角 上 升 至95.5°,疏 水 性 能 明显改善,继续增加SH-FPU 含量至4.8%,水接触角达到101.2°,加入9.6% SH-FPU 的固化涂层表面水接触角达111.3°。加入 PFHEA 的固化涂层 UV-5表面水接触角最大,为115.8°,同时在24h耐盐测试和耐酸测试后仍表现出较好的表面性能,水接触角没有出
由表2可以看出,初始涂膜的吸水率较高,柔韧性较差,添加2.4%低 聚 物 后,涂 膜 的 吸 水 率 显 著 下 降,这是由于低聚物中低表面能的含氟链段的存在使得涂膜疏水性提高。继续增加低聚物的含量,涂膜疏水性能改善明显。初始涂膜的铅笔硬度较大,这是由于涂膜中三官能团的稀释剂 TMPTA 含量较高,涂膜固化速度较快,当加入4.8%低聚物后,涂膜的铅笔硬度下降,柔韧性提高,这是因为涂层中柔性的硫醚键含量增多。涂膜与基材的附着力受多方面因素影响,包括低聚物与基材间的润湿性、氢键作用、分子间作用力、涂膜 的 内 应 力 等,含氟低聚物的加入会降低涂膜与基
材的润湿性,使得附着力下降,与此同时,涂膜中巯基双键逐步聚合反应的存在会使得涂膜的内应力较小,改善涂膜附着力,两方面因素相互作用,最终使得涂膜的附着力略有下降。
为方便阅读,本文移除了脚注。如有需要,请参阅《材 料 科 学 与 工 程 学 报》2023年 第 41 卷第 6期 END
本站所有信息与内容,版权归原作者所有。网站中部分新闻、文章来源于网络或会员供稿,如读者对作品版权有疑议,请及时与我们联系,电话:025-85303363 QQ:2402955403。文章仅代表作者本人的观点,与本网站立场无关。转载本站的内容,请务必注明"来源:林中祥胶粘剂技术信息网(www.adhesive-lin.com)".
©2015 南京爱德福信息科技有限公司 苏ICP备10201337 | 技术支持:建站100