摘 要

紫外光(UV)固化聚氨酯树脂具有优良的耐化学品性、耐冲击性、耐磨性、断裂延伸率高等特点，具有优良的综合性能，是一种很有发展前景的光固化树脂，已广泛应用于涂料、印刷油墨、粘结剂等领域中。如何进一步提高其光固化活性和效率，改善其工艺性能以及物理机械性能具有重要的理论意义与实用价值。

本文采用异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)、蓖麻油（CO）为原材料，使用两步法合成蓖麻油基多官能度UV光固化聚氨酯丙烯酸树脂，并采用红外光谱对合成树脂进行了结构表征。论文主要研究了不同活性稀释剂对合成树脂的光固化活性、玻璃化转变温度、力学性能的影响，使用DMA测试仪测量树脂玻璃化转变温度，使用万能试验机测量树脂浇铸体的弯曲性能与拉伸性能。

研究结果表明：采用两步法合成树脂时，第一步反应温度为60℃，反应三小时，催化剂用量为0.2%、阻聚剂用量为0.02%。第二步反应温度为70℃，反应两小时。固化0.7mm薄膜最快需要10s，玻璃化转变温度可达85℃，弯曲强度达61MPa，冲击强度达6.8KJ/m²，拉伸强度达29MPa。

关键词：蓖麻油；紫外光固化；多官能度

Abstract

UV curable polyurethane resin has excellent chemical resistance,impact resistance, wear resistance, high elongation at break, with excellent overall performance, is a very promising photocurable resin, has been extensive used in coatings, printing inks, adhesives and other fields. It is of great theoretical and practical value to improve its photocurable activity and efficiency, improve its process performance and physical and mechanical properties.

In this paper, castor oil-based polyfunctional UV-curable polyurethane acrylic resin was synthesized by two-step method using isophorone diisocyanate (IPDI), pentaerythritol triacrylate (PETA) and castor oil (CO) as raw materials,and the structural properties of the synthetic resin were investigated by infrared spectroscopy. The effects of different reactive diluents on the photocurable activity, glass transition temperature and mechanical properties of the synthetic resin were studied. The glass transition temperature of the resin was measured by a DMA tester. The bending performance and stretch performance of the resin casting was measured by universal testing machine.

The results show that the first step reaction temperature is 60 ℃, the reaction time is 3 hours, the amount of catalyst is 0.2% and the amount of polymerization inhibitor is 0.02% when the resin is synthesized by two steps. The second reaction temperature was 70 ° C and reacted for two hours. Curing 0.7mm film the fastest 10s, glass transition temperature up to 85 ℃, bending strength up to 61MPa, impact strength up to 6.8KJ / m², tensile strength up to 29MPa.

Key Words：castor oil；UV curable；polyfunctionality

目录

第1章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 紫外光(UV)固化概述 1

1.2.1 UV固化机理 2

1.2.2 UV固化的工艺特点 3

1.3 UV光固化聚氨酯丙烯酸树脂 4

1.3.1 聚氨酯丙烯酸酯树脂概述 4

1.3.2 UV光固化聚氨酯丙烯酸酯的研究进展 5

1.4 本论文的研究目的和主要研究内容 6

1.4.1 研究目的 6

1.4.2 研究内容 6

第2章 蓖麻油基多官能度UV光固化聚氨酯树脂的合成 8

2.1 实验原料 8

2.2 实验设备 9

2.3 蓖麻油基多官能度UV光固化聚氨酯树脂的合成 9

2.3.1 实验步骤 10

2.4 NCO含量的测定 11

2.4.1 测定原理 11

2.4.2 仪器试剂 11

2.4.3 操作步骤 12

2.4.4 数据处理 12

2.4.5 两步法合成树脂NCO含量变化 12

2.5 合成蓖麻油基多官能度聚氨酯丙烯酸酯低聚物红外光谱分析 13

第3章 蓖麻油基多官能度聚氨酯丙烯酸酯树脂的UV固化性能研究 15

3.1 实验部分 15

3.1.1 主要原材料 15

3.1.2 蓖麻油基多官能度聚氨酯丙烯酸酯树脂UV固化性能测试 16

3.2 实验结果与讨论 17

3.2.1 不同活性稀释剂对合成树脂光固化活性的影响 17

3.2.2 不同活性稀释剂对合成树脂玻璃化转变温度的影响 18

3.2.3 不同活性稀释剂对合成树脂力学性能的影响 19

第4章 总结与展望 21

4.1 全文总结 21

4.2 研究展望 21

致谢 22

参考文献 23

1. 绪论

引言

任何产业要达到较高的生产率和较好的经济、社会效应，都必须充分利用科技进步的优势。大面积应用的涂料、油墨以及粘结剂领域也是这样。毫无疑问，如何能开发出不含或基本不含挥发性有机溶剂的体系，就能避免消耗溶剂，减少环境污染，节约能源，并提高生产效率。UV(ultraviolet,紫外光)固化材料就是典型的代表。

紫外光(UV)固化概述

紫外光固化技术是通过在紫外光的作用下,液态下低分子物质经过紫外光引发发生化学反应，经过光引发聚合反应从而形成不溶不熔固态产物的化学反应过程。它与可见光、电子束固化统属辐射固化。UV固化与EB固化的主要不同点是UV光固化依赖光引发剂所产生的自由基或阳离子引发聚合，而且聚合、交联的过程可以通过碳碳双键或者环氧基团进行，电子束的能量要远远超过紫外光，因此在固化的过程中可以不要光引发剂，电子束辐射直接地照射在反应介质中生成活性自由基，这样不但可以引发碳碳双键的聚合，并且在大分子主链上所产生的活性自由基可以相互耦合^[1]。两者还有一个主要的区别是紫外光固化需要投入的设备资金将小于电子束固化。就是有了这个特别的优势，市场上紫外光固化得到快速的推广、发展以及大面积的应用。现在紫外光固化差不多占有所有辐射固化产品的90%，是高新产业等重要领域所研究的主要部分。

从上个世纪60年代末期德国老牌公司Bayer成功开发第一款光固化木器表面防护涂料起，50多年以来包括紫外光固化在内的辐射固化技术一直得到快速发展。