2009-6-22 來源:PUWORLD
關(guān)鍵詞：中國科學(xué)院 有機(jī)化學(xué)研究所 息光固化環(huán)氧全氟辛酸酯聚氨酯
最近中國科學(xué)院成都有機(jī)化學(xué)研究所，研究了息光固化環(huán)氧全氟辛酸酯聚氨酯。
何謂光固化(UV)環(huán)氧全氟辛酸酯聚氨酯？
研究人員以環(huán)氧樹脂、全氟辛酸、聚乙二醇、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)，和甲基丙烯酸羥乙酯為原料，通過四步反應(yīng)合成了一種新型的可光固化的聚氨酯大分子單體。利用1H-NMR、IR、接觸角、XPS、DSC、TGA、TEM等分析測試手段，對單體的結(jié)構(gòu)以及含氟聚合物的表面特性，熱性能和斷面形貌進(jìn)行了研究。接觸角和XPS的結(jié)果表明，由于含氟聚合物中的全氟鏈段容易向表面遷移，使得固化膜表面對H2O和CH2I2的接觸角，可以達(dá)到108.9°和92.3°，具有低的表面自由能，能夠有效地改善涂膜的耐水、耐油等性能；熱性能以及斷面形態(tài)分析，發(fā)現(xiàn)該聚合物表現(xiàn)出較好的熱性能和柔韌性。隨著人們環(huán)保意識的增強(qiáng)，及對VOC排放日益嚴(yán)格的控制，紫外光固化作為一種節(jié)能環(huán)保性方法，已被廣泛應(yīng)用于涂料、紙張、木材、微電子等領(lǐng)域。近年來環(huán)氧樹脂和聚氨酯作為光固化體系中，較為重要的兩種活性單體，其研究主要集中于通過改性來優(yōu)化性能，包括環(huán)氧樹脂聚氨酯的混合改性、氟改性、硅改性等，而氟改性以其自身的特殊性受到眾多研究者的青睞。
氟具有強(qiáng)的電負(fù)性，C-F鍵短，鍵能大，對主鏈具有強(qiáng)的保護(hù)作用。特殊的結(jié)構(gòu)賦予了含氟聚合物獨(dú)特的低表面能、摩擦系數(shù)、粘附性、生物相容性、生物穩(wěn)定性以及優(yōu)良的耐水性、耐候性、耐油性、耐化學(xué)品性和自清潔性等。在氟改性研究中，由于全氟側(cè)鏈的鏈端含有CF3結(jié)構(gòu)，且氟原子排列相對緊密，使得改性后的物質(zhì)表現(xiàn)出更加優(yōu)異的物理化學(xué)性能。目前國內(nèi)外的光固化氟改性研究，只是針對于氟的單一改性，即氟改性環(huán)氧樹脂或氟改性聚氨酯，雙重改性的相關(guān)研究尚未見報(bào)道。利用環(huán)氧樹脂、全氟辛酸、聚乙二醇、IPDI制備了環(huán)氧全氟辛酸酯聚氨酯預(yù)聚體，然后以甲基丙烯酸羥乙酯封端合成分子主鏈，由環(huán)氧全氟辛酸酯和聚乙二醇組成的可光固化的聚氨酯大分子單體，最后通過自由基光固化得到含氟聚合物。一方面通過全氟鏈段的引入，提高聚合物的耐水、耐油等性能；另一方面引入環(huán)氧樹脂并協(xié)調(diào)軟硬段的比例，以改善聚合物的熱穩(wěn)定性、硬度以及柔韌性等性能。實(shí)驗(yàn)所用原料包括：環(huán)氧樹脂(E-44)，藍(lán)星新材料無錫樹脂廠；全氟辛酸，遼寧阜新海州區(qū)化聯(lián)化工廠，白色鱗片狀結(jié)晶，沸點(diǎn)189%/0.1MPa等。
固化膜采用自制的紫外固化裝置(1000W的高壓Hg燈，主波長365nm，上海亞明飛亞公司)，室溫固化；紅外光譜采用Nicolet-200SV傅里葉紅外分析儀測定，涂膜；核磁共振采用BrukerAC-P300MHz測定，溶劑為氘代二甲基亞砜；聚合物的熱性能采用DuPont990的DSC測定，升溫范圍-60-150℃，升溫速率10℃/min，N2氣氛；聚合物的表面化學(xué)組成及狀態(tài)采用KRATOS公司XSAM-800型X-ray光電子能譜測定，測量角度為30°；接觸角采用德國KRUSS公司OCA35全自動視頻接觸角測量儀；聚合物的斷面形貌采用AMRAY-1000的SEM(四氧化鋨染色)測定、環(huán)氧全氟辛酸酯的合成、環(huán)氧全氟辛酸酯聚氨酯甲基丙烯酸酯的合成、光固化涂膜的制備、交聯(lián)度的測定、耐溶劑性的測定、接觸角的測定。又先后討論大分子單體及其光固化過程的結(jié)構(gòu)表征，包括大分子單體的結(jié)構(gòu)表征、光固化前后的紅外表征；還討論了固化膜的性能表征，包括固化膜的接觸角和表面自由能的測定、固化膜的熱性能分析、固化膜的XPS表征；最后討論了斷面形態(tài)的表征。
該研究利用環(huán)氧樹脂、全氟辛酸、IPDI、甲基丙烯酸羥乙酯為原材料，合成了一種新的含氟大分子單體，該大分子通過紫外光固化后得到含有多種鏈段結(jié)構(gòu)的含氟聚合物。將光固化、環(huán)氧樹脂、聚氨酯和全氟單體有機(jī)地結(jié)合起來，所得到的含氟聚合物不僅符合高效、環(huán)保、節(jié)約的原則，而且能夠有效地改善聚氨酯的物理化學(xué)性能。