文档介绍：新型光固化含氟聚丙烯酸酯丙烯酸酯的制备及性能研究
刘翠,聂俊,何勇
北京化工大学材料科学与工程学院,北京 100029
关键词:氟,低表面能,光固化低聚物
随着对材料的环保特性和应用性能要求的不断提高,对于各种高性能光固化低聚物的需求也日益高涨。含氟聚合物由于具有独特的低表面自由能、优越的热稳定性、耐候性和化学惰性等性质,受到了越来越多的关注。
本文以丙烯酸六氟丁酯(G01),丙烯酸-β-羟乙酯(HEA),丙烯酸丁酯(BA)为共聚单体,1,4-二氧六环为溶剂,过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂,正十二硫醇为链转移剂,采用溶液自由基聚合的方法合成三元无规共聚物,然后对共聚物进行丙烯酰氯酯化,合成出一种含氟聚丙烯酸酯丙烯酸酯低聚物,并研究了单体组分对低聚物表面能、光固化性能、溶解性的影响。使用接触角测量仪表征低聚物的接触角,使用扫描电子显微镜(SEM)观察低聚物与稀释剂的混溶性,使用傅立叶红外光谱(FTIR)对低聚物进行光固化动力学的研究。研究表明该低聚物具有良好的相容性,光固化过程中可以在1min达到90%以上的转化率,最大接触角可达104°。
实验部分:
第一步,三元无规共聚物的合成:将丙烯酸六氟丁酯、丙烯酸-β-羟乙酯、丙烯酸丁酯、过氧化苯甲酰、正十二硫醇按照一定比例(见表1)混合均匀,滴加到装有1,4-二氧六环溶剂的四口瓶中。滴加过程中不断搅拌,温度保持在80℃,滴加结束后温度升高到100℃,反应4h,用石油醚沉淀,然后干燥,得到无色透明产物。
第二步,丙烯酰氯酯化过程:将第一步产物溶于100ml乙酸乙酯,加入丙烯酸-β-,并将上述溶液转移到带有搅拌装置的四口瓶中。在冰浴条件下,将丙烯酸-β-。滴加结束后,将温度升高到50℃反应7-8h。经过后处理得到淡黄色透明粘稠液体。
聚合物的表征:使用傅立叶红外光谱(FTIR)对低聚物光固化过程进行研究;使用凝胶渗透色谱(GPC)对聚合物的分子量及分子量分布进行表征;使用电子扫描显微镜(SEM)对低聚物与单体的混溶性进行表征;使用接触角测量仪表征低聚物的接触角。
表1 共聚配方
Table 1 Frmula of copolymerization
命名
G01/mol
HEA/mol
BA/mol
BPO
正十二
硫醇
1,4二氧
六环
PBA
0
0
1wt%
0
200wt%
F10S2-HEA10
2wt%
2wt%
200wt%
F10S2-HEA20
2wt%
2wt%
200wt%
F10S2-HEA30
2wt%
2wt%
200wt%
实验结果及讨论:
不同HEA含量对低聚物分子量的影响,如表2所示,数均分子量均在1万左右,-,且分子量随HEA含量的增大而降低。
表2 分子量及分子量分布
Fig 2 Molecular weight and distribution of molecular weight
F10S2-HEA10
F10S2-HEA20
F10S2-