光固化聚氨酯甲基丙烯酸酯环氧丙烯酸酯共混体系电动阀

光固化聚氨酯甲基丙烯酸酯/环氧丙烯酸酯共混体系

光固化聚氨酯甲基丙烯酸酯/环氧丙烯酸酯共混体系 李桂芝 1 ，周重光 1 ，李保陆 1 ，王军清 2 （ 1 、山东大学 化学系，山东 济南 250100 ； 2 、中国兵器工业第五三研究所，山东 济南 250031 ） 摘要：在本文中，将自己合成的聚氨酯甲基丙烯酸酯胶与环氧丙烯酸酯胶共混。用扫描电镜、扭辫仪、力学性能测定仪等对该共混体系的相结构、玻璃化转变温度、相容性及力学性能等进行了研究。结果表明：这两种胶分子间作用力较强，它们的相容性很好；聚氨酯甲基丙烯酸酯胶具有较好的低温韧性，而环氧丙烯酸酯胶在 26 ℃ 下的拉伸性能较好；故可通过加入少量聚氨酯甲基丙烯酸酯胶改善环氧丙烯酸酯胶的低温脆性，加入少量环氧丙烯酸酯胶可改善聚氨酯甲基丙烯酸酯胶在 26 ℃ 下的拉伸性能okmart.com。 关键词：光固化树脂共混体系；相结构；相容性；力学性能 前 言 20 世纪 60 年代是光化学基础研究的鼎盛时期，通过光照产生激发态和自由基理论已趋成熟，与此同时，感光树脂也得到迅速发展。 1954 年，伊斯曼柯达公司首次研制成功了聚肉桂酸乙烯感光树脂，用其作为光致抗蚀剂。 60 年代末，西德拜耳公司首先研制成光固化不饱和聚酯涂料，从此紫外光固化型胶粘剂的开发就活跃起来，这类材料是以高能量的紫外光为固化所需能量，通过光引发剂吸收紫外光，产生活性自由基，进而导致可光固化的树脂发生一系列聚合反应而固化，由于使用了紫外光固化技术，提高了施工的生产效率，防止了溶剂挥发所造成的污染，节约了能源，大大缩短了固化时间，这些优点赋于紫外光固化涂料强大的竞争力。如今，光固化技术已广泛地应用于印刷工业（油墨）、化学工业（涂料和胶粘剂）、电子工业（光致抗蚀剂）、纤维工业（光导纤维保护层） 。 由于聚氨酯丙烯酸酯光敏树脂兼有聚氨酯的柔韧性（尤其是低温韧性）、耐磨性、抗老化性及高撕裂强度和丙烯酸酯良好的耐候性及优异的光学性能等多方面综合优点，所以很快为市场接受，迅速发展起来。目前，该光固化树脂胶在国外开发较多，已有产品生产，但在国内仍属于起步阶段 。另外，紫外光固化环氧丙烯酸酯涂料由于其优良的力学性能也受到人们的重视 ，且国内已有产品生产，但该涂料低温下较脆。故在本文中，我们首先合成了聚氨酯甲基丙烯酸酯树脂胶，将其与环氧丙烯酸酯胶共混，研究了该共混体系的相结构，相容性及力学性能等。 1 实验部分 1.1 　试样制备 按照文献 、 、 ，我们合成了聚氨酯甲基丙烯酸酯树脂， 环氧丙烯酸酯树脂从上海树脂厂购买，其牌号为 “612” 。为了贮存及施工方便，我们在配制上述两种光敏树脂胶时加入活性稀释剂及阻聚剂等，配方如下： 聚氨酯甲基丙烯酸酯树脂胶：聚氨酯甲基丙烯酸酯 40g ；丙烯酸羟丙酯 60g ；安息香乙醚 6g ；阻聚剂 适量。 环氧丙烯酸酯树脂胶：环氧丙烯酸酯 40g ；丙烯酸羟丙酯 60g ；安息香乙醚 6g ，阻聚剂 适量。 将上述两种树脂胶按不同质量比（ 100/0 ， 70/30 。 50/50 ， 30/70 ， 0/100 ）混合好，所有共混胶液均透明，将其分别涂布于纸、玻璃纤维编成的辫子尼龙布带上，置于 GGZ300 型直管形紫外线高压汞灯（上海五明灯泡厂生产）下，固化 4 min ，固化后所有试样仍透明。 1.2 　结构与性能表征 将在纸上固化的聚氨酯甲基丙烯酸酯胶 / 环氧丙烯酸酯胶（ 100/0 ， 70/30 ， 50/50 ， 30/70 和 0/100 ）共混试样打断，然后将断面喷金处理，用日本制造的 S-520 HIATACH1 扫描电镜观察该共混物的相结构。 用吉林大学生产的 GDP-3 型高分子动态粘弹谱仪（扭辫仪）测定上述共混试样的相对刚度、损耗因子随温度变化曲线。用液氮降温，测试温度范围： 150~330K ，升温速率 1 K/min ，数据由计算机自动采集并处理。 按照 GB/T 1040 ，用 MTS SINTECH DL/2 电子试验机测定了涂于尼龙布上聚氨酯甲基丙烯酸酯胶 / 环氧丙烯酸酯胶共混试样在不同质量配比下，如 100/0 ， 70/30 ， 50/50 ， 30/70 和 0/100 的拉伸强度及延伸率，测定温度： 26 ℃ ，测定相对湿度： 65% 。 2 结果与讨论 2.1 　聚氨酯甲基丙烯酸酯胶 / 环氧丙烯酸酯胶共混体系的相结构 聚氨酯甲基丙烯酸酯胶 / 环氧丙烯酸酯胶共混体系的扫描电镜照片如图 1 所示。由图 1 （ a ）（纯聚氨酯甲基丙烯酸酯胶），图 1 （ e ）（纯环氧丙烯酸酯胶）可知：聚氨酯丙烯酸酯胶形成浅色相，而环氧丙烯酸酯胶形成深色相，且断面不平形成黑色相同条带。当聚氨酯甲基丙然酸酯胶 / 环氧丙烯酸酯胶的配比为 70/30 图 1 （ b ），除可观察到断面不平所形成的黑白相间条带外，聚氨酯甲基丙烯酸酯胶所构成的浅色相及环氧丙烯酸酯胶所形成的深色相均为连续相，且分散均匀，无相界面；当聚氨酯甲基丙烯酸酯胶含量减至 50% 图 1 （ c ）时，浅色相与深色相比例相差不多，且均为连续相；当聚氨酯甲基丙烯酸酯胶含量继续减少，直至 30% 时图 1 （ d ），环氧丙烯酸酯胶形成的深色相较多，而聚氨酯甲基丙烯酸酯胶所形成的较少的浅色相仍均匀地分布于环氧丙烯酸酯胶我形成的深色相中，两相仍均为连续相。综上所述，聚氨酯甲基丙烯酸酯胶 / 环氧丙烯酸酯胶共混体系在任何配比下均形成两连续相，无相界面，该结果说明在此共混体系中两共混组分间相容性较好。 2.2 　聚氨酯甲基丙烯酸酯胶 / 环氧丙烯酸酯胶共混体系的相容性 聚氨酯甲基丙烯酸酯胶 / 环氧丙烯酸酯胶共混体系在不同配比（ 100/0 ， 70/30 ， 50/50 ， 30/70 ， 0/100 ） 共混体系在不同配比（ 100/0 ， 70/30 ， 50/50 ， 30/70 ， 0/100 ） 下的损耗因子随温度变化曲线 该共混体系在任意配比下（ 70/30 ， 50/50 ， 30/70 ）均出现单一玻璃化转变区，若将按耗峰项温度定义为玻璃化转变温度 Tg ，那么，聚氨酯甲基丙烯酸酯胶 / 环氧丙烯酸酯胶共混物配比为 100/0 ， 70/30 ， 50/50 ， 30/70 ， 0/100 的 Tg 分别为： 272K 、 285K 、 298K 、 287K 、 293K ；该共混物配比为 70/30 、 30/70 的 Tg 相近，均比纯聚氨酯甲基丙烯酸酯胶的 Tg 高 13~15 k ，而均低于纯环氧丙烯酸酯胶的 Tg ；当该共混物的配比为 50/50 时，其 Tg 均高于两共混组分各自的 Tg ，这说明两共混组分间作用力较强，甚至高于单一组分中分子间作用力，故在此共混体系中，两共混组分间的相容性较好。 2.3 　聚氨酯甲基丙烯酸酯胶 / 环氧丙烯酸酯胶共混体系的力学性能 从其相对刚度一温度曲线上可求出该胶玻璃化转变区的起始点及终止点，即：由玻璃化转变区做切线分别与从玻璃态区，高弱态区所引切线的交点，该胶的玻璃化转变区为 256~276 K ，由其损耗因子一温度曲线可知 Tg 为 272K ，故该胶在较低温度，甚至在 -17 ℃ 左右，仍有很好的韧性，另外该胶在 191 K 左右出现一次级松弛峰，这说明该胶即便在很低的温度（ -80 ℃ 左右）仍有较好韧性。 具有不同质量配比（ 100/0 ， 70/30 ， 50/50 ， 30/70 ， 0/100 ）的聚氨酯甲基丙然酸酯共混物的拉伸强度及拉伸延伸率如表 1 所示，由表可知，环氧丙烯酸酯胶在室温 26 ℃ 下具有较高的拉伸强度及延伸率，而聚氨酯甲基丙烯酸酯胶在该温度下拉伸强度及延伸率均低于环氧丙烯酸酯胶。当两者共混后，它们的共混物的拉伸强度均介于两者之间，除配比为 50/50 试样的拉伸延伸率略高于环氧丙烯酸酯胶外，其余共混试样的拉伸延伸率均介于两者之间，并且均比纯聚氨酯甲基丙烯酸酯胶高。因此，加入少量环氧丙烯酸酯胶可改善聚氨酯甲基丙烯酸酯胶在室温（ 26 ℃ 左右）下的拉伸性能。 表 1 具有不同质量配比的聚氨酯甲基丙烯酸酯共混物 在 26 ℃ 时的拉伸强度及拉伸延伸率 聚氨酯甲基丙烯酸酯胶环氧丙烯酸酯胶的共混物 拉伸强度 /MPa 拉伸伸长率 /% 100/0 50.6 22.4 70/30 56.9 25.4 50/50 56.9 26.6 30/70 53.3 25.1 0/100 60.2 26.1 3　 结 论 聚氨酯甲基丙烯酸酯胶 / 环氧丙烯酸酯胶共混体系在任意配比下呈两连续相，无相界面。两共混组分间作用力较强，相容性较好。加入少量聚氨酯甲基丙烯酸酯胶可改善环氧树脂胶的低温韧性，而加入少量环氧丙烯酸酯胶可提高聚氨酯甲基丙烯酸酯胶室温（ 26 ℃ ）下的拉伸性能。

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