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綜述了紫外光固化聚氨酯丙烯酸酯(PUA)的反應(yīng)機(jī)理、合成路線及方法，主要介紹了水性PUA、有機(jī)氟改性PUA、粉末型PUA、超支化PUA、納米改性PUA、有機(jī)硅改性PUA的制備及其應(yīng)用，并展望了PUA涂料的發(fā)展趨勢(shì)。

引 言

輻射固化涂料于20世紀(jì)60年代問世，包括紫外光固化(UV)和電子束固化(EB)。

1964年美國Iomont公司申請(qǐng)了第一個(gè)UV固化油墨專利，1968年UV固化涂料首先由德國拜耳公司開發(fā)成功并推向市場(chǎng)涂料在線coatingol.com。

由于UV固化涂料具有固化速率快、效率高、揮發(fā)性有機(jī)物（VOC）含量低、符合綠色環(huán)保要求和涂裝設(shè)備投資低等優(yōu)點(diǎn)，使其應(yīng)用和推廣得到了快速的發(fā)展。

有報(bào)道指出預(yù)計(jì)未來5年全球光固化產(chǎn)品市場(chǎng)將保持11.5%的增長率，中國將是其中市場(chǎng)容量最大和發(fā)展最快的地區(qū)。

聚氨酯丙烯酸酯(PUA)是在聚氨酯分子鏈的末端通過丙烯酸酯化引入雙鍵，采用紫外光照，在光引發(fā)劑的作用下引發(fā)雙鍵交聯(lián)反應(yīng)的一種低聚物。

由于其分子中含有丙烯酸官能團(tuán)和氨基甲酸酯鍵，使其兼具丙烯酸和聚氨酯兩種涂料的優(yōu)點(diǎn)。

反應(yīng)活性高，固化后具有優(yōu)異的柔韌性、耐低溫性、附著力強(qiáng)、耐磨性、抗藥品性、耐候性和卓越的光學(xué)性能。

同時(shí)可以通過調(diào)整分子結(jié)構(gòu)和官能度，得到性能各異的PUA預(yù)聚物，滿足不同的需求。

紫外光固化聚氨酯丙烯酸酯涂料的固化膜性能好，成膜過程中少量甚至無VOC揮發(fā)到大氣中，對(duì)環(huán)境污染小。

但由于價(jià)格較貴，且氧阻聚使其固化速率不如環(huán)氧丙烯酸酯，因此往往作為輔助性功能樹脂使用。

大多數(shù)情況下，配方中使用PUA的主要目的是改善附著力、降低應(yīng)力收縮、增加固化涂層的柔順性。

但隨著技術(shù)的成熟和價(jià)格的下降，PUA也將廣泛應(yīng)用于木材、金屬、塑料、光纖涂層、油墨印刷等方面。

● 聚氨酯丙烯酸酯的合成

﹡聚氨酯丙烯酸酯的反應(yīng)機(jī)理

異氰酸酯含有高度不飽和雙鍵，其電子共振結(jié)構(gòu)如圖1所示。從圖1可以看出，氧原子和氮原子上的電子云密度很大，呈電負(fù)性。

其中氧原子的電負(fù)性最大，是親核中心，易與活潑氫化合物反應(yīng)形成羥基，羥基在不飽和碳原子上不穩(wěn)定，重排成為氨基甲酸酯或脲。

碳原子的電子云密度很低，顯示出很強(qiáng)的正電性，是一個(gè)親電中心，易被活潑氫化合物中的親核試劑進(jìn)攻而發(fā)生親核加成聚合反應(yīng)。

● 聚氨酯丙烯酸酯的合成路線

聚氨酯丙烯酸酯是由多異氰酸酯、丙烯酸羥基酯和長鏈二醇反應(yīng)制得，由于丙烯酸羥基酯和多元醇都含有能與異氰酸酯反應(yīng)的羥基，因此合成路線有兩種不同的方案：

﹡先擴(kuò)鏈再酯化，用過量的異氰酸酯與多元醇反應(yīng)進(jìn)行擴(kuò)鏈，合成以異氰酸根封端的聚氨酯預(yù)聚物，然后再與丙烯酸羥基酯反應(yīng)；

﹡先酯化再擴(kuò)鏈，異氰酸酯與丙烯酸羥基酯先發(fā)生單分子加成，然后加入多元醇進(jìn)行擴(kuò)鏈，得到PUA預(yù)聚物。兩條路線各有優(yōu)缺點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中可以根據(jù)預(yù)聚物的具體用途和加工性能來選擇理想的合成路線。

以2,4-甲苯二異氰酸酯(TDI)、丙烯酸羥乙酯(HEA)、聚乙二醇(PEG)為原材料合成了聚醚型PUA(反應(yīng)式如圖2所示)。

研究表明在PUA的合成過程中，隨著反應(yīng)溫度和預(yù)聚物分子質(zhì)量的上升，固化膜柔韌性有所提高，溶劑和催化劑含量對(duì)其力學(xué)性能影響較小。

通過改變丙烯酸羥乙酯(HEA)與聚酯多元醇的加料順序，通過比較反應(yīng)操作可行性和產(chǎn)物性能指標(biāo)來選擇合理的合成路線。

結(jié)果表明按照先加入丙烯酸羥乙酯(HEA)然后再加入聚酯多元醇的工藝，有利于分子的質(zhì)量分布和分子結(jié)構(gòu)排布，使其反應(yīng)過程易于控制。

●聚氨酯丙烯酸酯的合成方法

﹡溶液聚合

在聚氨酯丙烯酸酯的合成中異氰酸酯和羥基反應(yīng)會(huì)強(qiáng)烈放熱，通過加入適當(dāng)?shù)娜軇┛梢钥刂品磻?yīng)的放熱問題。

常用的溶劑有乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲苯、二甲苯等。使用溶劑，反應(yīng)易控制，體系黏度低，轉(zhuǎn)化率高。

但溶劑存在毒性，去除困難，固化膜收縮率高，體系固化速度低，減弱了預(yù)聚物賦予涂膜的優(yōu)良性能等，同時(shí)也不符合現(xiàn)代環(huán)保發(fā)展要求，這種方法將逐步被取代。

﹡本體聚合

本體聚合是指在沒有溶劑的情況下僅由單體和少量引發(fā)劑進(jìn)行反應(yīng)，產(chǎn)品純度高，后處理簡單且環(huán)保。

其缺點(diǎn)是反應(yīng)過程中體系黏度較大，反應(yīng)熱不易控制，容易發(fā)生不飽和雙鍵的熱聚合副反應(yīng)。

異佛爾酮二異氰酸(IPDI)、聚丙二醇(PPG)、季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)為原料，采用本體法合成PUA樹脂，對(duì)其合成路線及反應(yīng)條件進(jìn)行研究，得到了力學(xué)性能和耐化學(xué)性能優(yōu)異的PUA固化膜。

﹡溶膠-凝膠聚合

采用溶膠-凝膠技術(shù)制得的有機(jī)/無機(jī)雜化材料有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，其成膜性、光學(xué)性、力學(xué)性能都很優(yōu)異，目前已成為復(fù)合材料領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)。

楊澤惠等采用正硅酸乙酯(TEOS)制備得到二氧化硅溶膠，并以KH-570為硅烷偶聯(lián)劑，制備得到紫外光固化聚氨酯丙烯酸酯/環(huán)氧丙烯酸酯/納米二氧化硅雜化材料。

研究表明雜化材料的熱失重和熱分解溫度相比純樹脂體系提高了近一倍。

新型UV固化聚氨酯丙烯酸酯

● 水性聚氨酯丙烯酸酯

水性UV固化聚氨酯丙烯酸酯(WPUA)是用水取代傳統(tǒng)UV固化涂料中的活性稀釋劑單體，解決了由于易揮發(fā)有機(jī)組分導(dǎo)致的刺激性、環(huán)境污染和不安全性等問題。

因此，近年來得到了廣泛的關(guān)注和快速的發(fā)展。其根據(jù)不同的乳化方法可分為外乳化型和自乳化型，外乳化型是利用外加乳化劑，在高剪切力的作用下將UV固化PUV樹脂分散在水中。

而自乳化型是在疏水的聚氨酯主鏈上引入親水基團(tuán)，然后分散于水中，自乳化型根據(jù)引入親水基團(tuán)的不同，可分為陰離子型、陽離子型和非離子型。

采用甲苯二異氰酸酯(TDI)、聚乙二醇(PEG)、二羥甲基丙酸(DMPA)、三乙胺(TEA)和甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)為原料通過三步法合成PUA 聚合物(如圖3所示)，在改性預(yù)聚物的混合過程中，水作為擴(kuò)鏈劑和分散劑。

采用異氟爾酮二異氰酸酯(IP-DI)、聚醚多元醇(NJ-210)、二羥甲基丙酸(DMPA)和甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)通過原位陰離子自乳化制備得到聚氨酯丙烯酸低聚物。

研究了活性稀釋劑BA/TPGDA、光引發(fā)劑Darocur 1173含量對(duì)UV固化時(shí)間和膜性能的影響。

通過檢測(cè)得到UV-PUA膜的力學(xué)性能、耐溶劑性和凝膠含量，當(dāng)BA、TPGDA的比例為5:5時(shí)，UV-PUA膜具有最佳的溶劑電阻。

此外，隨著BA、TPGDA比例的增加，表面干燥時(shí)間增加。當(dāng)Darocur 1173的含量為4%時(shí)，凝膠含量達(dá)到最大值，而表面干燥時(shí)間達(dá)到最小值。

采用乙烯基苯磺的光聚合及表面活性特性，催化丙烯酸與季戊四醇反應(yīng)，合成了不同羥基含量的季戊四醇丙烯酸酯混合物。

再進(jìn)一步與由異佛爾酮二異氰酸酯和聚乙二醇制備的聚氨酯預(yù)聚物反應(yīng)，得到聚氨酯丙烯酸酯。

研究表明，當(dāng)催化劑用量為4%，季戊四醇與丙烯酸摩爾比為3.2:1時(shí)，水性聚氨酯丙烯酸酯UV固化膜的綜合性能最佳。

用異氟爾酮二異氰酸酯(PDI)、2,2-二羥甲基丙酸(DMPA)和聚乙二醇400(PEG400)、丙烯酸羥乙酯(HEA)、季戊四醇三丙烯酸酯等分別合成了二官能團(tuán)水性聚氨酯丙烯酸酯（WPUA2）和水性六官能團(tuán)聚氨酯丙烯酸酯(WPUA6)低聚物。

研究表明，相較于WPUA2紫外光固化膜，使用多官能團(tuán)WPUA6可使PUA固化膜的凝膠率提高20%以上，吸水率降低30%，質(zhì)量損失 10%，分解溫度升高82℃。

UV固化技術(shù)與水性涂料技術(shù)相結(jié)合帶來優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，也存在一些缺點(diǎn)，如水對(duì)自由基聚合產(chǎn)生阻聚作用。

同時(shí)去除水需消耗較多的能量，對(duì)于形狀復(fù)雜的基材固化困難等，有待通過各種改性方法解決。

● 有機(jī)氟改性聚氨酯丙烯酸酯

水性聚氨酯丙烯酸酯中含有大量的活性基團(tuán)賦予了固化膜良好的柔韌性與粘結(jié)性，但同時(shí)力學(xué)性能、耐溶劑性能及耐水性降低。

為克服這些缺陷，研究發(fā)現(xiàn)含氟鏈段的引入能夠很好地改善這一現(xiàn)狀。

采用聚氨酯(PU)乳液，乙二胺基磺酸鈉(AAS)為擴(kuò)鏈劑，丙烯酸丁酯(BA)、全氟辛基乙基丙烯酸酯(FA)、甲基丙烯酸酯甲酯(MMA)為單體，制備了水性含氟聚氨酯丙烯酸酯(WFPUA)復(fù)合乳液。

研究表明，有機(jī)氟單體FA的引入及對(duì)AAS進(jìn)行擴(kuò)鏈后有效提高了聚合物的交聯(lián)度，同時(shí)提高了乳液穩(wěn)定性與膠膜的耐水性。

采用六亞甲基二異氰酸酯(HDI)三聚體、甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)、1,6-己二醇(HDO)、1H,1H,2H,2H-十三氟-1-辛醇(TFOA)為原料合成了氟化聚氨酯丙烯酸酯(FPUA)。

研究表明，氟元素的引入提高了固化膜的疏水防污性能、相容性、力學(xué)性能及固化速率。

等采用甲苯二異氰酸酯(TDI)、聚酯二元醇(PE1000)、三羥甲基丙烷(TMP)、N-甲基二乙醇胺(MDEA)為原料制備了聚氨酯(PU)。

再通過溶液聚合以丙烯酸丁酯(BA)、苯乙烯(St)、全氟丙烯酸酯(FA)為單體，偶氮二異丁腈(Al BN)為引發(fā)劑制備了陽離子全氟聚氨酯丙烯酸酯聚合物。

研究表明，經(jīng)陽離子全氟聚氨酯丙烯酸酯聚合物處理的織物表面對(duì)水與石蠟油的接觸角都有所提高，增強(qiáng)了其防污性能。

● 粉末型聚氨酯丙烯酸酯

UV固化粉末涂料結(jié)合了傳統(tǒng)粉末涂料和UV固化技術(shù)，其最典型的特征是將固化工藝分為兩個(gè)明顯的階段，涂層熔融平流階段不會(huì)發(fā)生樹脂的早期固化。

從而為涂層充分平流和驅(qū)除氣泡操作提供了充分的時(shí)間，從根本上克服了熱固性粉末涂料的缺點(diǎn)，也彌補(bǔ)了UV固化液態(tài)涂料的不足。

UV固化粉末PUA涂料具有無VOC排放、原材料利用率高、低溫固化、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)。A Wenning等在120~130℃時(shí)將聚氨酯丙烯酸酯擠壓混合，冷卻至溫室，適當(dāng)粉碎后，通過靜電噴涂到合適的底物上，制備的粉末涂料擁有良好的附著力。

采用芳香族甲苯二異氰酸酯(TDI)、十八烷基異氰酸酯、丙烯酸羥乙酯(HEA)和對(duì)羥端基的樹枝狀聚醚二酰胺進(jìn)行改性，合成不同濃度的丙烯酸酯和長鏈烷基的半結(jié)晶聚合物DPEA-A和DPEA-B。

其Tg分別為45℃和41℃，Tm分別為123℃和122℃，適用于紫外光固化粉末涂料，其UV固化膜具有優(yōu)異的耐化學(xué)藥品性、耐候性、耐擦刮性及優(yōu)異的力學(xué)性能。

UV固化粉末涂料具有較多的優(yōu)勢(shì)，但實(shí)現(xiàn)低溫固化并非易事，其要求原材料賦予粉末良好的儲(chǔ)存穩(wěn)定性，粉末在較低溫度下具有較低的熔融黏度，對(duì)樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、分子量及分子量分布都有特定的要求，限制了UV粉末涂料的發(fā)展。

● 超支化聚氨酯丙烯酸酯

聚氨酯丙烯酸酯低聚物的黏度較高，不利于涂料的制備和施工，使其應(yīng)用范圍受到限制。

超支化聚合物是一種具有高度支化結(jié)構(gòu)的大分子物質(zhì)，是樹枝聚合物中的一種，超支化聚合物與線性聚合物相比，沒有連結(jié)的球狀結(jié)構(gòu)，使其具有較低的溶液黏度和熔融黏度以及較高的活性和溶解性。

用異氟爾酮二異氰酸酯(IP-DI) 和甲基丙烯酸羥乙酯 (HEMA) 反應(yīng)制得含有NCO的物質(zhì)，將其與部分改性超支化聚酯合成超支化聚氨酯丙烯酸(HPUA)，作為光固化涂料中的主體樹脂。

由于超支化聚酯和丙烯酸端基間引入了柔性的乙氧基，降低了兩者之間的位阻效應(yīng)，使得超支化聚氨酯丙烯酸的活性增加。

通過加入由羥基封端的超支化聚氨酯(HPU-OH)與半加成聚氨酯丙烯酸酯（IP-DI-HEA）合成超支化聚氨酯丙烯酸酯（HPUA）。

通過GPC測(cè)得其數(shù)均分子量和多分散指數(shù)分別為7714g/mol和1.24，研究了HPUA、環(huán)氧丙烯酸酯和三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)比例不同時(shí)對(duì)其拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度的影響。此外，隨著HPUA的加入，斷裂伸長率不斷增加，EB70HPUA30薄膜的斷裂伸長率達(dá)130%。

以甘油為核，以異氟爾酮二異氰酸酯(IPDI)和二乙醇胺(DEOA)為原料合成了含6個(gè)端羥基的加核型超支化聚氨酯(HBPU-OH)。

以半加成產(chǎn)物異氟爾酮二異氰酸酯-丙烯酸羥乙酯(IP-DI-HEA)對(duì)其進(jìn)行改性，制備出雙鍵數(shù)目可調(diào)控的HPUA（超支化聚氨酯丙烯酸樹脂），如圖4所示，其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)為67.8℃，低于HBPUA-OH的Tg(110.0℃)。

超支化聚合物可有效降低聚合物的黏度，有利于涂料的制備和施工，但由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不利于準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)表征與分析，加大了研究的難度，限制了其應(yīng)用。

● 納米改性聚氨酯丙烯酸酯

UV固化納米涂料結(jié)合了紫外光固化綠色技術(shù)與新興納米技術(shù)，使得涂料的某種性能明顯提高。

采用六亞甲基二異氰酸酯（HDI）、N-甲基二乙醇胺（MDEA）、4,4′-二羥基二苯甲酮（DH-BP）為原料合成了以NCO封端的聚氨酯預(yù)聚體，然后將預(yù)聚體接枝到納米SiO2表面從而得到具有聚氨酯結(jié)構(gòu)的納米SiO2。

將其添加到聚氨酯丙烯酸酯樹脂（PUA）中制備得到光固化復(fù)合膜。研究表明，納米SiO2表面引入聚氨酯分子鏈有效減少了納米粒子在基體樹脂中的團(tuán)聚現(xiàn)象，提高了納米粒子與基體樹脂的相容性，并提高了光固化膜的熱穩(wěn)定性和力學(xué)性能。

將納米二氧化硅(SiO2)接枝到六亞甲基二異氰酸酯(HDI)三聚體表面，再與丙烯酸羥乙酯(HEA)反應(yīng)，制備了納米SiO2/聚氨酯丙烯酸酯(PUA)預(yù)聚體。

探討了納米SiO2/PUA預(yù)聚體摻雜量對(duì)材料柔韌性、硬度、透明度、耐熱性和耐沖擊性等的影響。研究表明，當(dāng)PUA/納米SiO2預(yù)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)之比為60%時(shí)，復(fù)合材料的綜合性能達(dá)到最佳。

通過采用3-甲基丙烯酰氧丙基三甲基氧硅烷功能化的石墨烯納米片(F-GNS)與聚氨酯丙烯酸酯復(fù)合得到含石墨烯的PUA納米復(fù)合材料。

這種納米復(fù)合材料使其熱降解溫度升高16℃，當(dāng)F-GNS質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到1%時(shí)，納米復(fù)合材料的儲(chǔ)能模量和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度都升高。

這歸因于石墨烯的共價(jià)修飾可以改善分散在聚合物基體中的F-GNS和PUA界面之間的相互作用。

采用IPDI、聚醚二元醇、HEMA、DM-PA、GO（氧化石墨烯）為原料通過原位聚合制得了含氧化石墨烯的水性聚氨酯丙烯酸酯預(yù)聚體。

使其耐磨性、耐老化性、力學(xué)性能、透氣性、熱穩(wěn)定性得到改善，同時(shí)也大幅降低了固化膜的電阻率，可用于導(dǎo)電涂料。

通過UV固化技術(shù)將自制的官能化氧化石墨烯(FGO)摻入聚氨酯丙烯酸酯(PUA)中(如圖5所示)，通過FTIR、XRD和TEM表征FGO/PUA 納米復(fù)合材料涂層的結(jié)構(gòu)和形態(tài)特征。

結(jié)果表明FGO片均勻分散在PUA基體中，與PUA形成較強(qiáng)的界面粘合，這是由于在UV固化后FGO和PUA之間形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，引入FGO有效地增強(qiáng)了主體聚合物的熱穩(wěn)定性和力學(xué)性能。

通過UV固化體系制備了一系列具有不同ZnO含量的ZnO納米復(fù)合材料。

為了確保ZnO納米顆粒在PUA基體中的良好分散，采用硅烷偶聯(lián)劑改性ZnO納米顆粒，WAXD和SEM分析表明，表面改性的ZnO納米粒子均勻分散在PUA基體中。

與純PUA相比，其固化膜硬度從0.03GPa增加到0.056GPa、彈性模量從2.75GPa增加到3.55GPa，另外，復(fù)合膜的疏水性和熱穩(wěn)定性都有所提高。

由于納米材料的表面活性相當(dāng)高，將其分散到涂料基體中是納米材料在涂料中應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)。

將超臨界流體(Supercritical Fluid，SCF)技術(shù)應(yīng)用于納米顆粒的制備上，超臨界流體的表面張力幾乎為零，具有較高的擴(kuò)散性能，可以和基體充分混合，最大限度地發(fā)揮其溶解能力，近來已經(jīng)引起人們的廣泛關(guān)注。

● 有機(jī)硅改性聚氨酯丙烯酸酯

有機(jī)硅改性UV固化PUA具有低表面張力、高耐候性、疏水性、耐化學(xué)藥品性、耐熱性等優(yōu)點(diǎn)，其在合成時(shí)引入有機(jī)硅對(duì)低聚物改性，賦予涂膜良好的耐熱性、耐水性、力學(xué)性能。

以三羥甲基丙烷(TMP)為中心，分別采用N,N-二羥乙基-鄰氨基甲酰基苯甲酸和N,N-二羥乙基-3-氨基丙酸甲酯單體合成了超支化聚合物(HBP-OH)。

在此基礎(chǔ)上，以丙烯酸羥乙酯(HEA)、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)和烷羥基硅油(SD9134)為原料，合成了一種UV固化超支化光敏有機(jī)硅聚氨酯丙烯酸酯預(yù)聚物(HBPSUA)，并探討了合成路線、催化劑用量對(duì)反應(yīng)及產(chǎn)物的影響。

研究表明，保持了預(yù)聚物有機(jī)硅特性的前提下，賦予材料良好的柔韌性、耐磨性、較高的硬度和優(yōu)良的耐化學(xué)藥品性，并且能改善有機(jī)硅與其他丙烯酸酯類單體及預(yù)聚體的混溶性。韋軍等采用六亞甲基二異氰酸酯（HDI）/甲苯-2,4-二異氰酸酯（TDI）、聚乙二醇（PEG）反應(yīng)制得聚氨酯預(yù)聚體，用預(yù)聚體對(duì)納米SiO2進(jìn)行表面接枝改性。

然后再將其均勻分散到PUA中，研究表明通過加入改性后的納米SiO2可顯著提高雜化涂層的熱穩(wěn)定性及力學(xué)性能。

以不同脂肪族二異氰酸酯、丙烯酸系單體、醇羥基封端的聚硅氧烷為主要原料。

采用分步合成法，首先合成有機(jī)硅改性的聚氨酯，再引入親水基，最后引入丙烯酸單體，催化劑采用二丁基月桂酸錫與有機(jī)羧酸稀土混合液。

在一定溫度下回流，優(yōu)化反應(yīng)條件，使制備的光固化有機(jī)硅改性水性聚氨酯丙烯酸酯涂層具有良好的耐變黃、高硬度等優(yōu)良性能。

采用羥基封端的聚硅氧烷、聚丙二醇(PPG-2000)、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、2-羥乙基丙烯酸酯(HEA)、氫醌(HQ)合成了感光性含硅聚氨酯丙烯酸酯預(yù)聚物(Si-IPDI-HEA)。

研究表明，Si-IPDI-HEA比普通丙烯酸單體樹脂具有更高的聚合速率和雙鍵轉(zhuǎn)化率，同時(shí)將硅氧烷引入預(yù)聚物中提高了UV固化膜的熱穩(wěn)定性，并通過改變微觀結(jié)構(gòu)降低了其表面能。

操越等以羥烷基聚硅氧烷(Q4-3667)、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、聚丙二醇(PPG-2000)、二乙醇胺和丙烯酸β-羥乙酯(HEA)為原料，制備了有機(jī)硅改性聚醚聚氨酯丙烯酸酯低聚物(Si5E5PUA)，如圖6所示。

研究表明，Si5E5PUA與丙烯酸酯單體具有良好的相容性，體系內(nèi)雙鍵轉(zhuǎn)化率達(dá)到90%以上，具有優(yōu)異的光聚合性能，同時(shí)有效地提高了固化膜的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。

為提高聚氨酯丙烯酸的耐熱性、耐水性及柔韌性，通過二步法采用過量的異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、聚酯二元醇與烷羥基硅油反應(yīng)合成了有機(jī)硅氧烷嵌段改性聚氨酯共聚物。

然后通過丙烯酸類單體進(jìn)行封端，得到UV固化有機(jī)硅聚氨酯丙烯酸酯預(yù)聚物。結(jié)果表明，端羥丙基聚硅氧烷（PDMS）質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%～7%時(shí)，涂膜的斷裂伸長率、耐熱性和疏水性都有明顯的提升。

結(jié)束語

隨著高分子科學(xué)的發(fā)展、環(huán)境保護(hù)及節(jié)約能源越來越受到重視，涂料工業(yè)的發(fā)展方向和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化。

紫外光固化涂料組分中使用的活性稀釋劑仍然含有有機(jī)揮發(fā)物，具有一定的刺激性和毒性，水性紫外光固化涂料是未來發(fā)展的一個(gè)方向。因其有效避免了反應(yīng)性稀釋劑的刺激性和毒性。

此外，紫外光固化粉末涂料也是一個(gè)重要發(fā)展方向，首先紫外光固化粉末涂料綜合了粉末涂料及光固化的優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了一般傳統(tǒng)粉末涂料的不足，使其不僅能用在金屬上，還可以用在塑料和木制品及其他對(duì)熱敏感的部件上，擴(kuò)大了粉末涂料的使用范圍。

其次紫外光固化納米涂料集中了光固化綠色技術(shù)與新興納米技術(shù)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷提高，納米涂料將得到廣泛應(yīng)用，將有利于推動(dòng)涂料的綠色發(fā)展。