環(huán)氧丙烯酸酯的改性及其性能的研究進(jìn)展探討

摘 要：采取一定的措施改變環(huán)氧丙烯酸酯的原有性能之后，所得到的改性聚合物性能已經(jīng)得到了很大程度的改善。本文分析了環(huán)氧丙烯酸酯所具有的特殊性能以及被應(yīng)用的現(xiàn)狀，探討了環(huán)氧丙烯酸酯的改性方法及改性后的性能情況，包括改變環(huán)氧樹(shù)脂的性能，以便使環(huán)氧丙烯酸酯的性能得以改變；直接改變環(huán)氧丙烯酸酯性能的方法以及物理改性的方法。

關(guān)鍵詞：改性；性能；環(huán)氧丙烯酸酯；研究進(jìn)展

中圖分類號(hào)：TQ32 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

環(huán)氧丙烯酸酯為環(huán)氧樹(shù)脂的變性產(chǎn)物，即丙烯酸與環(huán)氧樹(shù)脂兩者發(fā)生相互反應(yīng)后所得到的一種聚合物。因?yàn)榄h(huán)氧丙烯酸酯具有多種優(yōu)良性能，目前已經(jīng)被應(yīng)用到了許多領(lǐng)域。在對(duì)環(huán)氧丙烯酸酯進(jìn)行改性時(shí)，分為兩種方法，即化學(xué)改性以及物理改性，本文探討了環(huán)氧丙烯酸酯的改性方法及其改性后的所具有的優(yōu)良性能，以供參考。

1環(huán)氧丙烯酸酯所具有的特殊性能以及被應(yīng)用的現(xiàn)狀

目前，主要存在三種類型的環(huán)氧丙烯酸酯，即化油類、酚醛類以及雙酚 A 類。第一種類型的丙烯酸酯具有附著力較強(qiáng)、柔韌性較好以及價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，但另一方面，此類化合物也存在光固化效率較低的缺陷以及不具備較為優(yōu)良的力學(xué)性能。因此，在應(yīng)用方面，通常不會(huì)單獨(dú)使用在涂料當(dāng)中，當(dāng)需要采用此類聚合物進(jìn)行光固化時(shí)，應(yīng)加入活性較好的聚合物。第二種聚合物具有交聯(lián)密度大以及反應(yīng)活性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，且同時(shí)具有電能性較強(qiáng)、耐熱性較好、耐腐蝕性較強(qiáng)、光澤度較好以及膜硬度大等優(yōu)良性能，因此被廣泛應(yīng)用于光固化領(lǐng)域，例如油墨的阻焊等。第三種聚合物具有較快的光固化速率，制備此類聚合物所需要的原料價(jià)格低廉，且容易獲得；在制備時(shí)，采用的工藝較為簡(jiǎn)單。此外，雙酚 A 類聚合物還具備以下優(yōu)良性能，即耐電性能較好、耐熱性能較強(qiáng)、耐腐蝕性較強(qiáng)、光澤度優(yōu)良以及固化硬度較大等。但從另一方面來(lái)看，此類聚合物業(yè)存在著缺陷，例如脆性較高以及固化后的柔韌性較差等。目前雙酚 A 類丙烯酸酯也已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在膠黏劑當(dāng)中、金屬涂料當(dāng)中、塑料制備工藝當(dāng)中。通過(guò)以上分析，不同類型的環(huán)氧丙烯酸酯具有不同的優(yōu)點(diǎn)，也具有不同的缺陷，而為了使此類聚合物得到更為廣泛的使用，則應(yīng)對(duì)其進(jìn)行改性，以便強(qiáng)化優(yōu)良性能以及改善存在不足的性能。

2環(huán)氧丙烯酸酯的改性及其性能的分析

2.1改變環(huán)氧樹(shù)脂的性能，以便使環(huán)氧丙烯酸酯的性能得以改變

環(huán)氧樹(shù)脂是制備環(huán)氧丙烯酸酯的基本原料，如改變環(huán)氧樹(shù)脂的性能，將能夠顯著改善丙烯酸酯的性能，實(shí)現(xiàn)改性的目的。例如，在改變環(huán)氧樹(shù)脂的性能時(shí)，加入辛二酸以及癸二酸等，在環(huán)氧樹(shù)脂化合物的主鏈結(jié)構(gòu)當(dāng)中加入二元酸鏈，采用這種方法可以使環(huán)氧丙烯酸酯具有較好的柔韌性，同時(shí)也能夠增加此類化合物所具有的附著力。也可以采用聚乙二醇來(lái)改變環(huán)氧樹(shù)脂所具有的性能，隨后再加入丙烯酸酯，從而便可以制備出粘度較低的環(huán)氧丙烯酸酯。為了使環(huán)氧樹(shù)脂在化合反應(yīng)當(dāng)中的開(kāi)環(huán)性能得以改善，則可以選用羥基聚合物對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的改性，采用此種方法進(jìn)行改性，將能夠?qū)⑷嵝枣湺我氲椒肿咏Y(jié)構(gòu)當(dāng)中，從而可以使制備得到的化合物具有較強(qiáng)的光敏性。為了使化合物膠膜的附著力以及脆性得到有效改善，同時(shí)使其固化的速度得以提高，則可以加入胺，從而使環(huán)氧樹(shù)脂的把原有性能得到改變，而實(shí)現(xiàn)以上性能的改善。此外，也可以采用磷酸酯來(lái)改善環(huán)氧樹(shù)脂的原有性能，采用這一方法進(jìn)行改性之后，能夠使環(huán)氧丙烯酸酯原有的光固化性能、阻燃性能以及附著力水平得到改進(jìn)，從而使此類聚合物在金屬基材以及玻璃基材當(dāng)中備受歡迎。也有研究發(fā)現(xiàn)，將酸羥乙酯以及三氯氧磷作為改良環(huán)氧樹(shù)脂性能的添加劑，能夠使制備出的環(huán)氧丙烯酸酯的原有不良性能得到有效改善，其中最為顯著的改善就是樹(shù)脂黏度的降低、黏合強(qiáng)度以及附著能力的提高。

2.2直接改變環(huán)氧丙烯酸酯性能的方法分析

羥基是環(huán)氧丙烯酸酯當(dāng)中的一個(gè)重要部分，硅烷以及酯可以與羥基發(fā)生相互反應(yīng)，利用這一特點(diǎn)，可以制備出性能得到改善的基團(tuán)。采用不同化合物發(fā)生反應(yīng)的方法來(lái)制備聚合物，具有操作簡(jiǎn)單以及便于質(zhì)量管理的優(yōu)勢(shì)。羥基也可以與酸酐發(fā)生反應(yīng)，并得出多官能團(tuán)聚合物。改性后的環(huán)氧丙烯酸酯不僅具有較快的固化速度，同時(shí)也具有較好的光敏性。因?yàn)楫?dāng)酸酐發(fā)生水解時(shí)，主鏈結(jié)構(gòu)被引入到官能團(tuán)當(dāng)中，所以環(huán)氧丙烯酸酯可以向水溶性聚合物方向發(fā)展。也有研究發(fā)現(xiàn)聚合物的性能會(huì)受到化學(xué)反應(yīng)時(shí)原料比例以及溶劑的影響，當(dāng)在制備聚合物時(shí)采用的溶劑為單丁醚乙二醇時(shí)，能夠使產(chǎn)物發(fā)生轉(zhuǎn)化的效率得到顯著提升。如果在反應(yīng)中，羥基與馬來(lái)酸酐之間的量比是0.8時(shí)，將能夠顯著改善聚合物性能，將其運(yùn)用于油墨當(dāng)中，將能夠提高油墨的耐溶性能、耐堿性能以及耐酸性能。在丙烯酸酯類化合物當(dāng)中，環(huán)氧類與聚氨酯類能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，因此將兩者混合起來(lái)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，將能夠使聚合物所具有的附著力以及柔韌性得到有效增強(qiáng)。此外，利用酸羥乙酯與順酐發(fā)生的相互反應(yīng)，得到半酯，隨后將環(huán)氧樹(shù)脂與半酯混合在一起進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，也可以使環(huán)氧丙烯酸酯的性能得到有效改善，經(jīng)過(guò)有效改善之后，聚合物所具有的黏度得以減小，因此在配置固化體系時(shí)，更方便于操作；如果在改變聚合物的性能時(shí)，采用有機(jī)硅作為改性原料，則應(yīng)保證聚合物的質(zhì)量較好，同時(shí)確保在真空以及高溫條件下對(duì)聚合物的性能加以改良；此外，不能加入過(guò)多的聚硅氧烷，避免對(duì)固化速度造成影響；采用有機(jī)硅對(duì)聚合物進(jìn)行改性之后，將能夠使其耐候性以及耐磨性得到顯著提升，同時(shí)也能夠提升部分基材的耐溫性以及附著力。采用硅氧烷與聚合物當(dāng)中羥基進(jìn)行有機(jī)反應(yīng)，以便使羥基上出現(xiàn)接枝，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)改性的目的，下圖為接枝反應(yīng)圖與溫度的關(guān)系。

采用此種方案進(jìn)行改性，將能夠顯著改善聚合物固化后的熱穩(wěn)定性能、光澤度以及楊氏模量，但是將其加入到制造玻璃的基材當(dāng)中，其附著力將會(huì)出現(xiàn)下降趨勢(shì)，其原因可能為引入硅烷的比例較低以及聚合物變性的程度不足等。

2.3 物理改性的方法分析

在改變環(huán)氧丙烯酸酯的性能時(shí)，通常會(huì)采用物理改性的手段。在對(duì)聚合物進(jìn)行物理改性的過(guò)程中，納米無(wú)機(jī)粒子改性是一種最為常用的方法；可以用于改性的納米材料包括TiO2、Al2O3、SiO2以及蒙脫土。為了使聚合物的穩(wěn)定性以及溶解性得以改善，則常使用SiO2來(lái)對(duì)其加以改性。溶膠、凝膠也可用于改善聚合物的性能，因?yàn)楸┧狨ギ?dāng)中含有有機(jī)成分，而溶膠當(dāng)中含有無(wú)機(jī)成分，當(dāng)兩者發(fā)生化合反應(yīng)之后，得到的產(chǎn)物為一種無(wú)機(jī)形式的雜化涂料，此類涂料具有較好的硬度、較好的耐磨性能以及優(yōu)良的穩(wěn)定性。此外，也可以采用插層的方法來(lái)改善聚合物的性能，運(yùn)用該手段可以得到光固化復(fù)合樹(shù)脂。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)用此類聚合物制備相關(guān)材料，將能夠能夠顯著增強(qiáng)有機(jī)材料的彎曲強(qiáng)度以及抗沖擊能力；但需要控制好黏土含量，使之保持在3%左右，不能超過(guò)3%，否則將會(huì)降低其力學(xué)性能。在改性的過(guò)程中加入蒙脫土，不但不會(huì)對(duì)固化速率造成影響，而且還能夠提高固化程度。相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，將納米SiO2加入到固化體系當(dāng)中，將能夠穩(wěn)定分散體系，從而形成網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的形成能夠顯著改善復(fù)合材料性能，使之變得更為穩(wěn)定，同時(shí)減小了收縮率，增大了透光率以及抗沖擊的能力。此外，如果在改善聚合物性能的過(guò)程中，將凝膠溶膠作為改性的手段，則應(yīng)控制好引入二氧化鈦的量，以便對(duì)無(wú)機(jī)相進(jìn)行有效控制。無(wú)機(jī)相的大小可以影響到聚合物雙鍵發(fā)生轉(zhuǎn)化的速率，當(dāng)無(wú)機(jī)相不斷上升時(shí)，轉(zhuǎn)化率將會(huì)呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)；如有效控制無(wú)機(jī)相，將能夠使聚合物的附著力得以上升，也可以增加固化擺桿的硬度；如在雜化材料當(dāng)中加入一定量的鈦，則能夠提升固化材料所具有的透光率。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上文的分析，可以發(fā)現(xiàn)采取一定的措施改變環(huán)氧丙烯酸酯的原有性能之后，所得到的改性聚合物性能已經(jīng)得到了很大程度的改善，例如在附著力方面的性能以及脆性程度等。在聚合物固有的缺陷得到改善之后，將能夠使固化產(chǎn)品所具有的固化收縮性能、耐黃變性能、涂層的光澤度以及硬度得到顯著改善。筆者相信，隨著變性聚合物的不斷應(yīng)用，環(huán)氧丙烯酸酯必將能夠在各種制造領(lǐng)域發(fā)揮出更為重要的作用。

參考文獻(xiàn)

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