可聚合光引發(fā)劑的分子設(shè)計(jì)及硅樹脂紫外光固化行為研究.pdf

1、硅樹脂因耐高溫、耐紫外等特點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于航空航天等領(lǐng)域。傳統(tǒng)硅樹脂采用高溫固化，嚴(yán)重制約了其應(yīng)用范圍。紫外光固化硅樹脂具有綠色環(huán)保、速度快、可室溫固化等特點(diǎn)，從而克服熱固化的缺點(diǎn)。引發(fā)劑是紫外光固化體系中最重要的組成部分，二苯甲酮是使用最廣泛的奪氫型光引發(fā)劑。但小分子二苯甲酮有毒性、臭味、易黃變以及易遷移等缺點(diǎn)，導(dǎo)致樹脂性能下降。本文為克服小分子二苯甲酮的缺點(diǎn)，合成了一系列可聚合和聚合物型二苯甲酮，并研究了不同引發(fā)劑紫外引發(fā)硅樹脂固化的

2、機(jī)理。
　　首先合成了三種含有馬來酰亞胺基基團(tuán)的可聚合光引發(fā)劑以及一種以聚乙二醇為主鏈的聚合物型光引發(fā)劑，通過重結(jié)晶得到了純的產(chǎn)物。采用紅外光譜以及核磁共振氫譜表征了這些物質(zhì)的結(jié)構(gòu)。通過紫外吸收光譜和熒光光譜表征了光引發(fā)劑的物化性能，發(fā)現(xiàn)馬來酰亞胺基、氯原子以及硫原子的引入均可以使二苯甲酮的紫外吸收發(fā)生紅移，含硫二苯甲酮引發(fā)劑的最大紫外吸收波長相比二苯甲酮提高了68nm，聚乙二醇的引入可以增強(qiáng)紫外吸收；通過熒光光譜測試發(fā)現(xiàn)馬來酰亞

3、胺基、硫原子和聚乙二醇的引入可以使二苯甲酮的熒光發(fā)射光譜減弱。這均有利于光引發(fā)劑引發(fā)效率的提升。
　　以γ-甲基丙烯酰氧基硅基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)為原料，通過水解縮聚法合成了甲基丙烯酰氧基硅樹脂，通過紅外、凝膠色譜以及核磁共振表征了其結(jié)構(gòu)。以可聚合和聚合物型二苯甲酮為引發(fā)劑，聚甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯為共引發(fā)劑，在高壓汞燈下引發(fā)硅樹脂聚合。結(jié)果發(fā)現(xiàn)聚合物型光引發(fā)劑使樹脂最快達(dá)到表干，在引發(fā)劑濃度為0.2mmol/

4、g時(shí)僅需70s。含硫鍵光引發(fā)劑能使硅樹脂的雙鍵轉(zhuǎn)化率達(dá)到最大，約為85％。通過差示掃描量熱法和熱失重分析了固化樹脂的熱性能，結(jié)果表明含硫鍵二苯甲酮光引發(fā)得到的樹脂熱性能比較好，初始分解溫度達(dá)到了200℃，最終質(zhì)量殘留率33.8%。
　　本文合成的可聚合和聚合物型光引發(fā)劑，不僅可以克服小分子二苯甲酮易遷移等缺點(diǎn)，同時(shí)部分引發(fā)劑還能提升硅樹脂的固化速度以及最終雙鍵轉(zhuǎn)化率，從而可以使硅樹脂在食品包裝、航天器涂層等領(lǐng)域取得更加廣泛的應(yīng)用。