论文摘要
紫外光固化技术具有高效、实用性广、经济、节能、环境友好等特点,在光固化涂料制造行业中已有广泛的应用。然而,有机材料在光固化后有硬度低、耐磨性差、热稳定性能不足、收缩率高等缺点,通过添加无机填料改善这些性能是紫外光固化涂料制造行业的发展方向。纳米SiO2成本低,在紫外光固化涂料中有着广阔的应用前景。但由于纳米SiO2具有较高的比表面积和亲水特性,在光固化涂料中不易分散,团聚现象严重,对涂料固化膜的硬度、耐磨等性能改善程度不大,还影响了涂料的黏度和光固化速度等性能。本论文针对这一问题,采用化学修饰法和凝胶-溶胶法制备了系列表面含C=C双键的纳米SiO2杂化材料,主要制备方法如下：1.利用纳米SiO：表面含有Si—OH基团的特点,以对-甲基苯磺酸为催化剂,经丙烯酸羟乙酯修饰改性,制备了表面含C=C双键的改性纳米SiO2,接枝率达15.6%；2.纳米与异佛尔酮二异氰酸酯反应制备表面含—NCO基团的纳米SiO2,再与三缩丙二醇二丙烯酸酯和二乙胺合成的N,N-二（3-丙烯酸,1,4,7-三甲基-3,6-二氧杂辛烷-8-丙烯酸酯）乙醇胺反应,制备出表面含叔胺结构和C=C双键的纳米SiO2杂化粒子,接枝率达105%；3.将纳米SiO2和异佛尔酮二异氰酸酯反应制备表面含—NCO基团的纳米Si02,用聚丙二醇醚对其扩链,并进一步与丙烯酸羟乙酯反应,制备了以丙烯酸酯封端、聚丙二醇醚和异佛尔酮二异氰酸酯联接纳米Si02粒子的大分子纳米Si02杂化材料,接枝率达92.2%；4.采用原位合成法,将纳米Si02和异佛尔酮二异氰酸酯反应,进一步用聚丙二醇醚扩链和丙烯酸羟乙酯酯封端,制备了纳米Si02/聚氨酯丙烯酸酯预聚物；5.用3-氨丙基三乙氧基硅烷修饰纳米Si02,制备氨基功能化纳米粒子,将其进一步与丙烯酸酯进行Micheal加成反应,合成了含叔胺结构的纳米Si02杂化粒子,接枝率达22.6%；6.以3-氨丙基三乙氧基硅烷和丙烯酸酯为原料,通过Michael加成反应合成丙烯酸酯三烷氧基硅烷。采用甲酸催化剂,使其水解缩合,制备了纳米Si02/丙烯酸酯预聚物；7.用3-氨丙基三乙氧基硅烷和含磷丙烯酸酯合成含磷的丙烯酸酯三乙氧基硅烷,进一步和硅酸乙酯进行水解缩合,制备了含磷纳米Si02/丙烯酸酯杂化材料。对杂化材料的制备原理进行了讨论,并用傅里叶红外光谱仪（FT-IR）.核磁共振仪（NMR）、热失重分析仪（TGA）等对其结构进行了分析表征。将这些杂化材料应用于光固化涂料中,研究了其对涂料光固化速率、黏度以及涂料固化膜的硬度、耐磨等性能的影响。和未改性的纳米Si02相比,所合成的纳米Si02杂化材料能赋予涂料较低的黏度,在涂料中具有优良的分散性能,和涂料有机物具有较好的相容性能,能显著地提高涂料固化膜的硬度、耐磨等物理机械性能。含叔胺结构的纳米Si02杂化材料能提高涂料的光固化速度,含磷纳米SiO2/丙烯酸酯杂化材料能提高涂料和基材的附着力。对其原因进行分析认为,制备的纳米Si02杂化材料表面含C=C不饱和双键,不仅是一种填料,还是一种能参加涂料体系光化学反应的反应物。和涂料中丙烯酸酯聚合交联后,固化膜形成了Si—O—Si有机／无机杂化网络结构,纳米SiO2在整个网络结构中,作为刚性粒子,对固化膜的物理机械性能起着增强作用。
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摘要ABSTRACT第一章 文献综述1.1 有机光固化材料的研究进展1.1.1 预聚物1.1.2 活性单体1.1.3 光引发剂1.2 纳米无机氧化物杂化材料的研究进展1.2.1 偶联剂改性制备纳米无机氧化物杂化材料1.2.2 接枝改性制备无机氧化物杂化材料1.2.3 凝胶-溶胶法制备无机氧化物杂化材料1.2.4 无机氧化物杂化材料在紫外光固化涂料中的应用前景1.3 论文研究意义和内容参考文献2的酯化改性及其性能研究'>第二章 纳米SiO2的酯化改性及其性能研究2.1 实验部分2.1.1 原料和试剂2.1.2 合成步骤2.1.3 光固化涂料和固化膜的制备2.1.4 产物的表征和光固化涂料的性能测试2的制备原理和表征'>2.2 改性纳米SiO2的制备原理和表征2的制备原理'>2.2.1 改性纳米SiO2的制备原理2的表征'>2.2.2 改性纳米SiO2的表征2改性效果的评价'>2.3 纳米SiO2改性效果的评价2对涂料黏度的影响'>2.3.1 改性纳米SiO2对涂料黏度的影响2在涂料中的分散'>2.3.2 改性纳米SiO2在涂料中的分散2对涂料光固化性能的影响'>2.4 改性纳米SiO2对涂料光固化性能的影响2.4.1 光固化涂料中不同物质对紫外光的吸收2对涂料中C=C双键转化率的影响'>2.4.2 改性纳米SiO2对涂料中C=C双键转化率的影响2对涂料固化膜性能的影响'>2.4.3 改性纳米SiO2对涂料固化膜性能的影响2.5 本章小结参考文献2杂化粒子的制备及其性能研究'>第三章 含叔胺结构纳米SiO2杂化粒子的制备及其性能研究3.1 实验部分3.1.1 原料2杂化粒子的制备'>3.1.2 含叔胺结构纳米SiO2杂化粒子的制备3.1.3 杂化涂料及其固化膜的制备3.1.4 产物的表征和涂料性能的测定2杂化粒子的制备原理与表征'>3.2 纳米SiO2杂化粒子的制备原理与表征2杂化粒子的制备原理'>3.2.1 纳米SiO2杂化粒子的制备原理2杂化粒子的表征'>3.2.2 纳米SiO2杂化粒子的表征2杂化粒子对涂料性能的影响'>3.3 纳米SiO2杂化粒子对涂料性能的影响2杂化粒子对涂料黏度的影响'>3.3.1 纳米SiO2杂化粒子对涂料黏度的影响2杂化粒子对光固化动力学的影响'>3.3.2 纳米SiO2杂化粒子对光固化动力学的影响2杂化粒子对固化膜性能的影响'>3.3.3 纳米SiO2杂化粒子对固化膜性能的影响3.4 本章小结参考文献2杂化材料的制备及其性能研究'>第四章 大分子纳米SiO2杂化材料的制备及其性能研究4.1 实验部分4.1.1 原料2杂化材料的制备'>4.1.2 纳米SiO2杂化材料的制备4.1.3 光固化涂料和固化膜的制备4.1.4 产物的表征及其涂料和固化膜的性能测试2杂化材料的制备原理和表征'>4.2 纳米SiO2杂化材料的制备原理和表征2杂化材料的合成原理'>4.2.1 纳米SiO2杂化材料的合成原理2杂化材料的表征'>4.2.2 纳米SiO2杂化材料的表征2杂化材料对涂料和固化膜性能的影响'>4.3 纳米SiO2杂化材料对涂料和固化膜性能的影响2杂化材料对光固化涂料C=C双键转化率的影响'>4.3.1 纳米SiO2杂化材料对光固化涂料C=C双键转化率的影响2杂化材料对涂料的黏度和固化膜性能的影响'>4.3.2 纳米SiO2杂化材料对涂料的黏度和固化膜性能的影响4.4 本章小结参考文献2/聚氨酯丙烯酸酯预聚物及其性能研究'>第五章 原位法制备纳米SiO2/聚氨酯丙烯酸酯预聚物及其性能研究5.1 实验5.1.1 原料2/聚氨酯丙烯酸酯预聚物的制备'>5.1.2 纳米SiO2/聚氨酯丙烯酸酯预聚物的制备5.1.3 光固化涂料和固化膜的制备5.1.4 产物、涂料和固化膜的表征5.2 产品的制备原理及表征5.2.1 合成原理5.2.2 产品表征2/丙烯酸酯的性能'>5.3 纳米SiO2/丙烯酸酯的性能2的加入量对涂料C=C双键转化率的影响'>5.3.1 纳米SiO2的加入量对涂料C=C双键转化率的影响2在涂料中的分散'>5.3.2 纳米SiO2在涂料中的分散2的加入量对固化膜热稳定性能的影响'>5.3.3 纳米SiO2的加入量对固化膜热稳定性能的影响2的加入量对涂料和固化膜性能的影响'>5.3.4 纳米SiO2的加入量对涂料和固化膜性能的影响5.4 本章小结参考文献2杂化子及其悱能研究'>第六章 偶联剂改性法制备含叔胺结构的纳米SiO2杂化子及其悱能研究6.1 实验6.1.1 原料2杂化粒子的制备'>6.1.2 纳米SiO2杂化粒子的制备6.1.3 涂料和固化膜的制备及其性能测试2的合成原理和表征'>6.2 含叔胺结构的纳米SiO2的合成原理和表征2的接枝改性原理'>6.2.1 纳米SiO2的接枝改性原理2杂化粒子的表征'>6.2.2 含叔胺结构的纳米SiO2杂化粒子的表征2杂化粒子的性能'>6.3 含叔胺结构的纳米SiO2杂化粒子的性能2杂化粒子对涂料黏度的影响'>6.3.1 含叔胺结构的纳米SiO2杂化粒子对涂料黏度的影响6.3.2 涂料固化膜的形貌分析2杂化粒子对涂料C=C双键转化率的影响'>6.3.3 纳米SiO2杂化粒子对涂料C=C双键转化率的影响2杂化粒子对固化膜硬度和耐磨性能的影响'>6.3.4 纳米SiO2杂化粒子对固化膜硬度和耐磨性能的影响6.4 本章小结参考文献2/丙烯酸酯预聚物及其性能研究'>第七章 溶胶-凝胶法制备纳米SiO2/丙烯酸酯预聚物及其性能研究7.1 实验部分7.1.1 原料2/丙烯酸酯预聚物的制备'>7.1.2 纳米SiO2/丙烯酸酯预聚物的制备7.1.3 涂料和固化膜的制备7.1.4 合成产物、涂料和固化膜性能的表征7.2 TPAP和HTPAP的制备原理和结构表征2/丙烯酸酯预聚物的制备原理'>7.2.1 纳米SiO2/丙烯酸酯预聚物的制备原理2/丙烯酸酯预聚物的表征'>7.2.2 纳米SiO2/丙烯酸酯预聚物的表征2/丙烯酸酯预聚物光固化性能'>7.3 纳米SiO2/丙烯酸酯预聚物光固化性能7.3.1 凝胶-溶胶对涂料C=C双键转化率的影响7.3.2 凝胶溶胶对固化膜结构的影响7.3.3 凝胶溶胶对固化膜热稳定性能的影响7.3.4 凝胶溶胶对固化膜的硬度及耐磨性能的影响7.4 本章小结参考文献2/丙烯酸酯杂化材料及其性能研究'>第八章 凝胶-溶胶法制备含磷纳米SiO2/丙烯酸酯杂化材料及其性能研究8.1 实验部分8.1.1 原料2/丙烯酸酯杂化材料及涂料的制备'>8.1.2 含磷纳米SiO2/丙烯酸酯杂化材料及涂料的制备8.1.3 光固化膜的制备及性能测试2/丙烯酸酯杂化材料的制备原理和表征'>8.2 含磷的纳米SiO2/丙烯酸酯杂化材料的制备原理和表征2/丙烯酸酯杂化材料的制备原理'>8.2.1 含磷的纳米SiO2/丙烯酸酯杂化材料的制备原理8.2.2 结构表征2/丙烯酸酯杂化材料的性能'>8.3 含磷纳米SiO2/丙烯酸酯杂化材料的性能8.3.1 含磷硅烷偶联剂和硅酸酯的比例对涂料C=C双键转化率的影响8.3.2 含磷硅烷偶联剂和硅酸酯的比例对固化膜附着力的影响8.3.3 含磷硅烷偶联剂和硅酸酯的比例对涂料固化膜硬度和耐磨性能的影响8.4 本章小结参考文献第九章 结论及建议9.1 主要结论9.2 创新点9.3 建议博士学位论文独创性说明攻读博士学位博期间主要科研成果致谢
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标签：纳米论文; 修饰改性论文; 杂化材料论文; 可聚合纳米杂化材料论文; 杂化光固化涂料论文; 紫外光固化论文;
纳米SiO2杂化材料的制备及其在紫外光固化涂料中的性能研究
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