光-热混杂固化环氧树脂聚氨酯丙烯酸酯纳米复合涂料制备与性能-高分子化学与物理专业论文.docxVIP

I I 摘 要 摘 要 为了使环氧树脂（ER）/聚氨酯丙烯酸酯（PUA）具有更加的优异的性能，本文在 合成聚氨酯丙烯酸酯的基础上，通过加入甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷（MAPTMS）， 甲基丙烯酰氧基丙基笼型倍半硅氧烷（MAP-POSS）、以及甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基 硅烷改性的纳米二氧化硅，并通过合成光引发剂二苯基碘鎓盐使体系进行自由基-阳离 子的光热混杂固化，研究了纳米材料改性后涂料的固化行为，力学性能及热性能。 1. 采用动态力学谱仪（DMA）、示差扫描量热仪（DSC）研究了 MAPTMS 改性的 环氧树脂（ER）/聚氨酯丙烯酸酯（PUA）固化体系的玻璃化转变温度和非等温固化动 力学。结果表明在 MAPTMS 含量达到 12 wt%时，玻璃化转变温度达到最大值，与纯组 分相比提高了 8.2 ℃。光-热固化比光固化反应更完全，材料耐热性更好。并且这种混杂 固化过程的动力学可以用两个参数的?esták-Berggre 模型描述，反应的平均表观活化能 为 70.55 kJ/mol。 2. 制备了甲基丙烯酰氧基硅笼（MAP-POSS）改性环氧树脂（ER）/聚氨酯丙烯酸 酯（PUA）复合涂料，用二苯基碘鎓盐为光引发剂研究了涂料的光-热混杂固化反应， 动态力学和热降解过程。结果表明，涂料有良好的光固化性能，光-热混杂固化可进一 步提高材料刚性；并且光-热固化能提高体系的玻璃化转变温度，使体系的 Tg 增加 50 ℃ 左右，当 MAP-POSS 含量达到 12 wt%时，体系的 Tg 达到最高 98.5 ℃。通过 Friedman 法研究 体 系 的 热降 解动 力学 ，可以 看出 在光固 化和 光 - 热固 化过 程中不 同含 量 的 MAP-POSS 的加入均随着升温速率β的增加 Ea 明显提高。 3. 制备了纳米二氧化硅改性环氧树脂（ER）/聚氨酯丙烯酸酯（PUA）复合涂料， 通过 Friedman 法和 Flynn-Wall-Ozawa 法研究体系的热降解动力学，可以得出 nano-SiO2 的加入使得降解 Ea 明显提高，比起始热分解活化能约提高 30 kJ/mol。当 nano-SiO2 含量 达到 4 wt%时 Ea 最高，随着 nano-SiO2 的加入反应级数 n 也提高，并且光-热固化体系的 降解 Ea 和反应级数 n 均高于光固化体系。并且紫外光和热固化均可以很好地使体系进 行固化成膜反应，nano-SiO2 的加入使得涂膜硬度和抗冲强度增加。 关键词 聚氨酯丙烯酸酯 纳米复合材料 光-热混杂固化 固化动力学 热分析 II II Abstract Abstract In order increasing properties of polyurethane acrylate (PUA) coating, in this paper, methylacryloylpropyl-trimethoxysilane (MAPTMS) were added in the system. At the same time, the methylacryloylpropyl polyhedral oligomeric silsesquioxanes (MAP-POSS) and nano-SiO2 were synthesized, they were all used to modify polyurethane-acrylate coating. The diphenyliodonium salt was synthesizedas as photoinitiator, making the system radical-cationic curing and UV-heat curing. The curing raction, dynamic mechanical and thermal degradation of coating were investigated. The main work as follow: The dual curing reaction and kinetics of UV and thermal was investigated by UV-radiation and DSC, and the influence of the methylacryloylpropyl-trimethoxysilane (MAPTMS) content on the properties of coating was determined by DMA and other physical methods. The results show that, When the content of KH-57