阳离子光聚合型氧杂环丁烷基含硅单体的合成与性能研究
阳离子光聚合具有对氧不敏感、体积收缩小、附着力强及可以后固化等优点，故其在光聚合领域占据着不可替代的重要地位。然而，目前用于阳离子光聚合的单体种类比较少，并且一般阳离子单体的聚合速率比自由基单体慢，限制了阳离子光聚合在工业中的应用，因此，开发具有高反应活性和优异物理力学性能的阳离子光聚合单体对促进阳离子光聚合技术的发展具有重要的意义。 聚有机硅氧烷具有优异的耐热性、拒水性、柔顺性、电气绝缘性及生理惰性，而氧杂环丁烷具有粘度低、附着力优异、固化收缩率小、聚合速率快及毒性低的特点，因此，将有机硅氧烷与氧杂环丁烷结构结合在一起的单体将兼具二者的优点，拥有更为广阔的应用前景。该类单体的开发具有重要的理论意义和应用价值。基于此，本课题合成了一系列氧杂环丁烷基含硅单体，探讨单体结构对其光聚合活性、聚合物物理力学性能和表面性能的影响，获得单体结构与性能间的内在联系，为其实际应用提供理论依据和实验数据。 主要研究内容与所得结论如下: 1、本文成功合成了一种氧杂环丁烷基硅烷偶联剂(ETPO)、三种不同分子量的单氧杂环丁烷基有机硅氧烷单体(MOSi-n，n=3，6，9)、一种3-乙基-3-（（2-（乙烯氧基）乙氧基）甲基）氧杂环丁烷单体(EVEO)及一种双氧杂环丁烷基有机硅氧烷单体(BOSi)。 2、通过研究引发剂浓度及光强对ETPO的光聚合动力学的影响发现，引发剂浓度及光强在一定范围内提高，可以提升单体的转化率及聚合速率。ETPO比γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)更能促进E4221体系光聚合转化率的提高。EVEO单体中，双键的聚合可以促进环氧基团的转化率及聚合速率的提高。三种MOSi-n单体中，MOSi-9的光聚合性能最好。双官能的BOSi的环氧转化率比相应单官能的MOSi-6高，但比MOSi-9的略低。 3、氧杂环丁烷基硅烷偶联剂(ETPO)能够提高E4221和TPGDA/E4221混杂体系固化膜的拉伸性能、附着力及表面水接触角。E4221固化膜的拉伸强度达到15.9MPa，断裂伸长率达到21.4％，在PVC上的附着力为5B，表面水接触角为85.3°;TPGDA/E4221混杂固化膜拉伸强度达到11.9MPa，断裂伸长率达到15.7％，在铁片上附着力为5B，表面水接触角为88.2°。 4、单氧杂环丁烷基有机硅氧烷单体(MOSi-n)能够提高E4221的固化膜表面疏水性、拉伸性能、耐热性能及附着性能，并对固化膜具有增韧作用。含MOSi-9的E4221的固化膜表现出最佳综合性能，表面水接触角达到91.7°，拉伸强度为14.3MPa，断裂伸长率为30.6％，在PVC上附着力为5B。 5、双氧杂环丁烷基有机硅烷单体(BOSi)能够提高E4221和TPGDA/E4221混杂体系固化膜的拉伸及耐热性能、附着力和表面水接触角。当其含量为15wt％时，固化膜的综合性能最好。E4221固化膜的T5％、Tmax1和Tmax2分别达到326℃、416℃和590℃;拉伸强度为23.5MPa，断裂伸长率为15.4％，附着力在PVC上可达到5B，表面水接触角达到87.4°。TPGDA/E4221混杂固化膜拉伸强度达到18.6MPa，断裂伸长率达到17.4％，附着力在铁片上为5B，表面水接触角为90.6°。
偶联剂;氧杂环丁烷基含硅单体;合成工艺;光聚合性能
北京化工大学
硕士
化学工程
孙芳;吴刚强
2019
中文
TQ420.6
2019-10-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）