1、紫外光(ultraviolate，UV)固化水性聚氨酯分散體由于具有 UV 固化技術(shù)的“5E”特征即高效、節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、萬能性和水性技術(shù)的低粘度、低甚至零 VOC 含量等優(yōu)點(diǎn)而得到迅速發(fā)展。然而目前UV固化水性聚氨酯分散體主要采用主鏈封端方式或是軟段方式引入可 UV 固化丙烯酸雙鍵，所引入的雙鍵量有限且不能兼顧高的雙鍵含量和高的分子量，聚氨酯中硬段含量也較低，限制了它的應(yīng)用。本論文采用直接酯化法設(shè)計(jì)合成一種含有丙烯酸雙鍵的二元醇單體

2、即季戊四醇二丙烯酸酯(PEDA)，并以此單體為擴(kuò)鏈劑在聚氨酯的側(cè)基和鏈端同時(shí)引入可 UV 固化的丙烯酸雙鍵，合成了能兼顧高的雙鍵含量和高的樹脂分子量的可 UV 固化水性聚氨酯分散體，同時(shí)并不降低聚氨酯中硬段的含量且雙鍵含量可調(diào)，對(duì)合成過程中的動(dòng)力學(xué)機(jī)理及雙鍵含量對(duì)樹脂性能的影響進(jìn)行研究。然而采用 PEDA 制備的可 UV 固化水性聚氨酯分散體，當(dāng)雙鍵含量較高時(shí)則體系交鏈密度大，耐化學(xué)品性能優(yōu)異，但是柔韌性較差，不適用于柔軟性基材，因此本

3、論文采用有機(jī)硅氧烷對(duì)其進(jìn)行改性，研究了硅氧烷含量和 PEDA 含量對(duì)改性后材料性能的影響，對(duì)水分子在改性后材料表面的擴(kuò)散機(jī)理進(jìn)行探討。對(duì)于 UV 固化水性聚氨酯分散體而言，由于紫外光的穿透深度有限，當(dāng)應(yīng)用于三維零部件或是較厚涂層時(shí)常存在陰影區(qū)域或底層不固化或是固化不完全的缺陷，且當(dāng)雙鍵含量較高時(shí)，UV 固化后體積收縮嚴(yán)重，影響了對(duì)基材的附著力，因此本論文采用丁酮肟(DAM)和3，5—二甲基吡唑(DMPM)作為封閉劑對(duì)基于PEDA 的可

4、UV 固化水性聚氨酯分散體進(jìn)行封閉改性，對(duì)該體系的三重固化機(jī)理進(jìn)行研究，采用原位升溫紅外光譜研究加熱—解封閉機(jī)理，確定最低解封閉溫度，對(duì)改性前后材料的性能進(jìn)行對(duì)比研究。 1．采用直接酯化法合成含有丙烯酸雙鍵的二元醇單體即 PEDA，采用傅立葉變換紅外光譜(FTIR)和核磁共振氫譜(H<'1>NMR)對(duì) PEDA 的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征鑒定。同時(shí)研究了催化劑的種類和量、溶劑、阻聚劑和反應(yīng)物配比對(duì)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)和產(chǎn)率的影響。 2．采用合成

5、出的PEDA為擴(kuò)鏈劑在聚氨酯的側(cè)基和鏈端同時(shí)引入可UV固化的丙烯酸雙鍵，合成了 UV 固化水性聚氨酯分散體，對(duì)合成中各個(gè)階段的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行研究。通過控制PEDA/HEA 比例得到不同雙鍵含量和不同分子量的可UV固化水性聚氨酯樹脂，研究了雙鍵含量對(duì)樹脂的 UV 光固化過程、動(dòng)態(tài)機(jī)械性能(DMTA)和耐熱性能(TGA)的影響。 3．采用二端羥丁基聚二甲基硅氧烷(PDMS)對(duì) UV 固化水性聚氨酯進(jìn)行改性，將PDMS引入聚氨酯的軟段

6、中，制得了一系列不同PDMS含量和不同PEDA含量的樹脂，采用 FTIR 對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征。研究了PDMS含量對(duì)改性后樹脂雙鍵轉(zhuǎn)化率的影響。采用接觸角測(cè)量法和涂膜浸泡法研究PDMS改性后材料的表面性能和耐水性能，對(duì)水分子在固化膜表面的擴(kuò)散機(jī)理進(jìn)行探討，對(duì)材料的最大吸水率，材料的表面能和水分子的擴(kuò)散系數(shù)三者間的關(guān)系進(jìn)行數(shù)學(xué)擬合，得出相應(yīng)的方程。同時(shí)研究了PDMS含量對(duì)改性后聚氨酯材料力學(xué)性能、柔韌性和耐化學(xué)品件能的影響。 4．采用

7、DMPM和DAM作為封閉劑對(duì)UV固化水性聚氨酯樹脂進(jìn)行封閉改性研究，采用甲苯二異氰酸酯(TDI)和異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)制得四個(gè)不同組成的 UV 固化水性封閉型聚氨酯樹脂，F(xiàn)TIR 對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，并對(duì)其三重固化機(jī)理進(jìn)行探討。對(duì) UV 光固化過程的動(dòng)力學(xué)過程進(jìn)行跟蹤研究，采用原位升溫紅外光譜技術(shù)和熱失重分析跟蹤研究解封閉-熱固化過程，確定了最低解封溫度，對(duì)解封閉反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了研究。同時(shí)還對(duì)熱固化前后材料的耐熱性能與應(yīng)用性能進(jìn)行

8、對(duì)比研究。 綜上所述，采用本論文設(shè)計(jì)合成的 PEDA 為擴(kuò)鏈劑制備的可 UV 固化水性聚氨酯分散體不僅可兼顧高的雙鍵含量和高的樹脂分子量，同時(shí)并不降低聚氨酯中硬段的含量，而且雙鍵含量可通過控制 PEDA/HEA 比例進(jìn)行調(diào)節(jié)，所得UV 固化聚氨酯材料的性能明顯優(yōu)于采用主鏈封端方式或是軟段方式所得聚氨酯性能。經(jīng)有機(jī)硅氧烷改性后的 UV 固化水性聚氨酯材料與改性前相比能兼顧優(yōu)異的力學(xué)性能，耐化學(xué)品性能和低溫柔順性。封閉改性后的 UV