紫外光固化亲水防雾涂料的研究

论文摘要

透明光学材料的雾化与结露是生产、生活中的常见问题。解决这类问题的主要方法有物理加热除雾、涂覆亲水或疏水涂层防雾。目前传统的热固化成膜方法存在能耗高、效率低、容易使基材变形等缺陷,且涂膜容易沾污、不易清洁。本文利用紫外光固化涂料的高效、节能、室温固化优势,结合含氟表面活性低聚物的低表面张力特性,制备一种以光敏性亲水丙烯酸树脂为主体的光固化防雾涂料,以克服传统热固化防雾涂料的不足。本论文首先以聚氧乙烯单全氟烷基醚、2,4-甲苯二异氰酸酯（TDI）、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、丙烯酸-β-羟乙酯（HEA）、季戊四醇三丙烯酸酯（PETA）为主要原料,合成了一系列含氟聚氨酯丙烯酸酯表面活性低聚物。研究发现,这类低聚物可显著降低水的表面张力。同时,本论文以丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯为亲水单体,丙烯酸乙酯为疏水单体,通过可见光活化室温RAFT聚合、光引发低聚物双硫酯端基脱除及低聚物与甲基丙烯酸缩水甘油酯的开环反应,制备了分子量可控、分子分布较窄的光固化亲水性丙烯酸酯树脂,并用1HNMR、GPC对其进行表征。以上述光固化亲水性丙烯酸酯树脂、含氟聚氨酯丙烯酸酯表面活性低聚物为主体材料,辅以其它亲水性单体、多官能交联单体、低聚物、光引发剂等,配制了光固化涂料。固化成膜后检测其防雾、耐水等性能。结果表明,合成亲水丙烯酸树脂的亲水单体中,丙烯酸的亲水性最好,其防雾性能也最好,当亲水单体含量超过60%时,涂料的耐水性变差,加入少量表面活性含氟低聚物（<0.05%）的涂膜在防雾的同时,也能改善涂膜与油的接触角。但是,加入过量的表面活性含氟低聚物（>2%）,虽然涂膜与油的接触角增大到47°,但使涂膜丧失防雾的功能。另外,活性稀释与交联剂、光引发剂的含量对涂膜防雾性能和机械性能也起着至关重要的作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 雾的形成与危害
• 1.2 防雾机理
• 1.2.1 雾形成的条件
• 1.2.2 液体在固体表面的三种湿润状态
• 1.3 防雾途径
• 1.4 防雾涂料的研究现状
• 1.4.1 疏水防雾涂料
• 1.4.2 亲水防雾涂料
• 1.4.3 智能防雾涂层
• 1.5 紫外光固化防雾涂料技术
• 1.6 本课题的意义及研究内容
• 第2章 紫外光固化表面活性含氟低聚物的合成与表征
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 原料及试剂
• 2.2.2 检测仪器与设备
• 2.2.3 表面活性含氟低聚物的合成
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 全氟烷基聚氧乙烯单丙烯酸酯的表征与结果讨论
• 2.3.2 单官能团含氟聚氨酯丙烯酸酯的表征与结果讨论
• 2.3.3 三官能团含氟聚氨酯丙烯酸酯的表征与结果讨论
• 2.3.4 表面活性含氟低聚物水溶液的表面张力
• 2.3.5 表面活性含氟低聚物的聚合活性
• 2.4 本章小结
• 第3章 紫外光固化亲水性丙烯酸酯树脂的合成与表征
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 主要实验仪器
• 3.2.2 主要试剂及原料
• 3.2.3 光活化室温RAFT聚合制备亲水性丙烯酸树脂
• 3.2.4 亲水性丙烯酸树脂的三硫代碳酸酯端基的去除
• 3.2.5 亲水性丙烯酸树脂的开环反应
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 光活化室温RAFT聚合制备无规共聚物的表征与结果讨论
• 3.3.2 亲水性丙烯酸树脂的三硫代碳酸酯端基的去除
• 3.3.3 光敏亲水性丙烯酸树脂的表征与结果讨论
• 3.4 本章小结
• 第4章 紫外光固化低沾污防雾涂料的性能研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.3 结果讨论
• 4.3.1 亲水性丙烯酸酯树脂对涂膜性能的影响
• 4.3.2 亲水单体对涂膜性能的影响
• 4.3.3 双亲性含氟丙烯酸酯树脂对涂膜性能的影响
• 4.3.4 交联试剂对涂膜性能的影响
• 4.3.5 光引发剂对涂膜性能的影响
• 4.4 本章小结
• 总结与展望
• 1. 总结
• 2. 展望
• 参考文献
• 致谢