光固化硅氧烷类透明杂化耐磨涂层的制备及性能研究

论文摘要

有机玻璃（PMMA）因具有良好的光学性能、耐老化性能和易于成型等特点而得到了广泛的应用，但由于表面硬度低，容易被擦伤和划伤而影响了其使用性能。有机硅涂层由于透光性好，耐磨、硬度高，且薄膜具有充分的柔韧性，而广泛的应用于PMMA的增硬涂层。紫外光（UV）固化有机硅材料由于兼有有机硅材料的优异性能及UV固化技术高效、节能的特点，而备受青睐。本文将光敏基团引入到有机硅材料中，制备出了可光固化的硅氧烷类预聚体，并用于PMMA耐磨涂层中，同时对涂层性能进行了研究，主要的工作如下：硅氧烷类丙烯酸预聚体的制备及性能研究制备了一系列可光固化的有机硅预聚体。利用傅立叶红外光谱、热失重分析、核磁共振氢谱和凝胶渗透色谱对产物进行表征，结果表明：成功的合成了目标预聚物，所得产物分子量分布稳定，并且随着三官能团含量的增加分子量逐渐增大，耐热性增强。当KH-560含量少于70%时，预聚体具有较好的贮存稳定性，常温下6个月无凝胶，并对活性单体具有良好的相容性；随着其用量的增加，预聚体的粘度增大，贮存稳定性下降，对活性单体的相容性下降。UV固化耐磨涂层树脂基体的选择及性能研究利用多官能的脂肪族聚氨酯丙烯酸作为单体，加入适当的活性稀释剂以及光引发剂，调节各组分用量配制出了一系列的用于有机玻璃的耐磨透明涂料。对实验条件以及涂层基本性能进行研究，实验结果表明：用异丙醇檫拭PMMA片材，可以提高基材的表面张力，获得较好的涂膜附着力；低聚物CN8000和CN9001的使用可以提供耐磨涂层所需的高硬度；活性稀释剂SR506、、SR399配合使用可以赋予涂层较好的附着力以及抗刮性。UV固化透明杂化耐磨涂层的制备及性能表征将杂化预聚体添加到耐磨涂层基体配方中，考察预聚体及其用量对涂层物理性能的影响。采用TG/DTA、DMA对涂层的热性能、动态力学性能进行测试；利用紫外可见分光光度计以及光电雾度仪，测试了涂层的光学性能以及耐磨性能。结果表明：高度交联的有机硅预聚体赋予涂层良好的综合性能；杂化涂层具有良好的光学性能；涂膜后，PMMA片的耐磨性能增强，抗刮性提高至55克。DMA结果显示，加入有机硅预聚体后涂料的Tg先是降低，随着三官能团含量的增加，Tg逐渐上升，阻尼性能下降。随着有机硅预聚体含量的增加，涂膜的疏水性增强；随着预聚体交联度增加，涂膜吸水率降低；涂层具有较好的耐化学药品性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 有机硅概述
• 1.2 UV固化有机硅材料研究
• 1.2.1 UV固化有机硅材料的分类
• 1.2.2 UV固化有机硅材料的应用
• 1.2.3 UV固化有机硅材料的发展现状
• 1.3 塑料表面有机硅硬质薄膜研究
• 1.3.1 硬质薄膜的分类
• 1.3.2 硬质薄膜的制备方法
• 1.3.3 硬质薄膜的性能表征
• 1.3.4 有机硅硬质薄膜
• 1.4 耐磨涂层研究进展
• 1.5 本文研究思路及内容
• 第2章 杂化硅氧烷预聚体的制备及其性能研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验
• 2.2.1 实验药品与仪器
• 2.2.2 硅氧烷类丙烯酸预聚体的制备
• 2.2.3 测试与表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 实验条件探索
• 2.3.2 预聚体粘度、适用期测试
• 2.3.3 预聚体与活性单体的相容性
• 2.3.4 预聚体红外表征
• 2.3.5 预聚体核磁表征
• 2.3.6 预聚体分子量测试
• 2.3.7 预聚体热重表征
• 2.4 本章小结
• 第3章 UV固化耐磨涂层基体树脂的选择及性能研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验
• 3.2.1 实验药品与仪器
• 3.2.2 硬质涂层的制备
• 3.2.3 涂料性能测试
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 基材预处理
• 3.3.2 涂料组分的筛选
• 3.3.3 涂料配方研究
• 3.4 本章小结
• 第4章 UV固化透明杂化耐磨涂层的制备及性能研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验
• 4.2.1 实验药品与仪器
• 4.2.2 杂化耐磨涂层的制备
• 4.2.3 涂料性能测试
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 杂化涂层配方研究
• 4.3.2 杂化有机硅硬质涂层的透明性能
• 4.3.3 杂化有机硅硬质涂层的耐磨性能
• 4.3.4 杂化有机硅硬质涂层的动态热机械性能
• 4.3.5 杂化有机硅硬质涂层的热性能
• 4.3.6 杂化有机硅硬质涂层的吸水率
• 4.3.7 杂化有机硅硬质涂层的亲水性能
• 4.3.8 杂化有机硅硬质涂层的耐化学药品性能
• 4.4 本章小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 发表论文
• 致谢