《有機氟乙烯基醚低表面能陽離子光固化材料的研究》是依託北京師範大學，由鄒應全擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：有機氟乙烯基醚低表面能陽離子光固化材料的研究
- 依託單位：北京師範大學
- 項目負責人：鄒應全
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
有機氟乙烯基醚系列單體是新型的高感度陽離子聚合單體，具有表面能低、疏水疏油、耐候性好、抗刻蝕性能強、聚合速度快、沒有氧干擾、固化徹底、塗層缺陷少等優點。雖然它們的優點突出，但在充分有效地套用於光致抗蝕劑、光固化塗料、光固化油墨、感光印刷板材等領域之前，針對於有機氟乙烯基醚單體的設計合成過程中的技術問題，氟化物的安全和毒性問題，推向實際套用過程中經濟成本等問題，都需要進行深入系統的研究。.本項目將採用不同的技術路線設計併合成一系列無毒環保的短氟碳鏈乙烯基醚單體，並對其結構進行表征。從結構和物理化學性質來確定具有套用價值的單體化合物，並對其感光成像性能、材料固化後的表面性能進行詳細的研究，為其在光固化塗料、光固化油墨領域的套用提供理論指導。.通過本項目的研究工作，預計可獲得5-10個具有穩定結構的、可方便合成與生產的有機氟乙烯基醚單體，為工業化生產套用打下基礎。
結題摘要
氧雜環烷烴單體中引入含氟鏈段後，可使聚合得到的薄膜總表面自由能降低、摩擦係數變小，具有疏水疏油、耐老化、耐刮擦、抗指紋、耐污、耐候能力，可套用於抗指紋光固化塗料材料、抗污耐腐蝕光固化塗料、光固化油墨、光致抗蝕劑以及抗玷污或無指印塗層等。然而目前，能夠滿足以上需求的含氟氧雜環烷烴類單體種類少，單體結構的設計合成，其光固化性能表征和表面性能測試也沒有太多可參考數據。因此對含氟氧雜環烷烴類單體進行廣泛而又深入的研究尤為重要。 本課題首先設計合成了一系列新型含氟芳香族氧雜環丁烷單體，並進行了結構表征和性能測試。結果表明，合成的新型含氟氧雜環丁烷單體動力學粘度低，流動性好，熱穩定性較好。光固化動力學表明，在紫外光照射下，單體在引發劑PAG-201引發下固化速率和轉化率高（150s內轉化率最高達99%）；隨著單體含氟量的增加，單體流動性變差，轉化速率與轉化率降低。選取單體與引發劑製備光固化配方，紫外光曝光後得到聚合物薄膜，測其水、CH2I2接觸角，發現薄膜具有良好的疏水疏油性能和較低表面能，主要是由於支鏈上含氟鏈段可以遷移至聚合物與空氣接觸的表面形成保護層，降低了表面能。SEM圖像呈現出的離散的凹狀結構也證實了含氟鏈段的遷移性。 另外，我們利用了硫醇與烯烴的點擊化學反應，成功的開發了一種高效、簡單、無副反應、可以大規模生產含氟氧雜環丁烷的方法。在紫外光的照射下，通過一步法簡單、高效的製備含氟氧雜環丁烷單體。研究表明，在汞燈的照射下，含氟硫醇與不同類型雙鍵修飾的氧雜環丁烷在10-30min內可以完全反應完，並得到最終的產物，產率高達99%。隨後我們評價了此類單體製備的含氟塗層的疏水性、硬度以及耐磨性。通過研究表明，三種不同結構的含氟氧雜環丁烷都具有有比較好的表面遷移性和降低塗層表面能的性能。只需添加配方量2 mol%便可以明顯的增加塗層表面水的接觸角，從64°上升到107°。在這三種含氟氧雜環丁烷中，降冰片烯修飾的單體由於分子結構中的存在雙環結構，導致所製備的塗層不僅具有好的疏水性，還具有優異的硬度和耐磨性，當添加量為配方量1.5mol%時，整個塗層的鉛筆硬度從HB上升到4H。經過50次摩擦實驗之後，塗層扔能保持比較好的疏水性。
