高分子化学实验教案（10）
一、 实验内容：
UV光固化涂料的配制及固化 二、实验目的与要求： 1、 2、
掌握UV光固化涂料的配制于固化原理；
了解不同的原料配比UV光固化涂料性能的影响。。
三、 实验教时: 6教时 四、 实验指导 （一）光固化原理
1、光交联固化反应
狭义的光聚合是指烯类单体在一定波长光的作用下的聚合反应，广义的光聚合还包括高分子（或高分子和单体的混合体系）的光交联、光接枝等。光引发的掌故要类型有两种：直接光引发和通过光敏剂或光引发剂的间接光引发。
（1）直接光引发
烯类化合物（如苯乙烯、丙烯腈、丙烯酸、丙烯酸酯等）吸收一定波长的光量子后称为激发态，然后分解成自由基引发聚合反应。由于紫外光的波长在200～395nm范围，其能量正好在有机化合物键能范围内，因此，能提供紫外光的高压汞灯常作为光聚合的光源。一般来说，直接光引发聚合速度较慢，效率较低。
（2）光敏引发
光敏剂（入二苯甲酮和各类染料等）受光照首先激发，进而在以适当的频率将吸收的能量传给烯类单体，产生自由基引发聚合。若用Z和M代表光敏剂和单体，Z*和M*代表他们的激发态，其过程可实意为：
Z → Z* Z*＋M → M* ＋ Z M* → R1· ＋ R2·
光敏剂的加入，可增加对光能吸收的两只效率，与直接光引发相比，聚合速度显著增加，同时还扩大了光的吸收范围。
（3）引发剂的光分解引发
引发剂分子吸收光能后发生断健反应，生成的自由基引发聚合反应。入常见的安息香类引发剂的光分解如下：
1
除了自由基光聚合之外，光聚合还可以通过阳离子聚合机理进行，最重要的阳离子引发剂是二苯碘鎓盐和三苯硫鎓盐。阳离子光引发剂和自由基光引发剂可混合使用，由于协同效应，可提高引发效率和广聚合速度。
（1）固化速度快，可在数十秒时间内固化，适于要求立刻固化的场合； （2）不需加热，耗能少，这一特点尤其适于不宜高温加热的材料；
（3）固化过程不像一般涂料那样伴随大量溶剂的挥发因此江底料环境污染，减少了材料的消耗，使用也更安全；
（4）可自动化涂装，提高了生产效率。 （二）光固化涂料的优点
（1）固化速度快，可在数十秒时间内固化，适于要求立刻固化的场合； （2）不需加热，耗能少，这一特点尤其适于不宜高温加热的材料；
（3）固化过程不像一般涂料那样伴随大量溶剂的挥发因此江底料环境污染，减少了材料的消耗，使用也更安全；
（4）可自动化涂装，提高了生产效率。 （三）光固化涂料的用途
已使用胶粘剂工业、涂料工业、印刷工业、微电子工业、信息工业等领域，并使这些领域在技术方面产生了重大的革命。例如，在印刷工业，感光树脂版代替传统的铅字排版，实现了全自动化操作；光刻胶应用于大规模、超大规模集成电路的制备，实现了现代计算机的微型化和智能化
（四）本实验原理
紫外光固化涂料体系是由预聚物、光引发剂或光敏剂、活性稀释剂以及其他添加剂（如折射计、流平剂及增塑剂等）构成。
预聚物是紫外光固化涂料中最重要的成分，土层的最终性能（如硬度、柔韧性、耐久性和黏性等）在很大程度上与预聚物有关。作为光敏涂料的预聚物，应该具有能进一步发生光聚合或光交联反应的能力，因此必须带有科举和的集基团。为了取得合适的黏度，预聚物通常为相对分子质量较小（1000～5000）的低聚物。预聚物的主要品种有环氧丙烯酸树脂、不饱和聚酯、聚氨酯等。其中国内使用的最多的是环氧丙烯酸树脂，它由环氧树脂与两分子的丙烯酸反应而得。
2
光引发剂或光敏剂都是在光聚合中起到促进引发聚合的化合物，但两者的作用机理不同。前者在光照下分解成自由基或阳离子，引发聚合反应；后者受光首先激发，进而再以适当的频率将吸收的能量传给单体，产生自由基引发聚合。
活性稀释剂实际上是可聚合的单体，使用最多的是单官能团或多官能团的（甲基）丙烯酸酯类单体。在光固化前起溶剂作用，调节黏度便于施工（涂布），在聚合过程中起教练作用，固化有与预聚体一起成为漆膜的组成部分，对涂膜的硬度与柔软性等也有很大作用。
光固化反应会受到空气中氧的抑制，又称氧的阻聚，特别是表层中氧的浓度最高，氧的抑制作用常导致下层已固化，表层仍未固化而发黏。未了克服氧的阻聚，方法之一是在体系中添加氧清除剂，邮件便是其中的一种。起作用激励是邮件可提供活泼氢，种植氧自由基。
（五）主要药品和仪器 1、药品 名称 环氧丙烯酸酯 甲基丙烯酸-β-羟乙酯 三羟甲基丙烷三丙烯酸酯 α-羟基异丙基苯基酮 三乙醇胺 2、仪器
玻璃板（陶瓷、木器、马口铁等非柔性底材） 1200w高压汞灯 （六）实验步骤
1、光油的配置与固化
在50mL烧杯中加入10g环氧丙烯酸酯、2.8g甲基丙烯酸-β-羟乙酯、6g三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、0.4gα-羟基异丙基苯基酮、0.8g三乙醇胺，搅拌均匀。直接用玻璃棒（毛刷）涂于玻璃板底材上。在高压汞灯下辐照固化，辐照平台中心最大照度不小于20mW/cm2，辐照时间7秒。
3
用量（g） 10 2.8 6.0 0.4 0.8 作用 预聚物 活性稀释剂 活性稀释剂 光敏剂 氧阻聚剂