Page 84 - 《精细化工》2022年第3期

·506· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

塑料已经成为现代生活中不可缺少的材料，被 相对分子质量（简称分子量）为 222.28〕、蓖麻油
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广泛用于电子产品外壳与生活用品等相关领域，但 〔CO，相对密度为 0.955~0.970 g/cm （20 ℃），羟
塑料成型加工过程由于自身硬度较低，不可避免地 值约为 162 mg KOH/g，羟基含量为 4.91%，分子量
出现划痕，光泽度降低的情况，所以需要对塑料表 为 933.44，蓖麻油含 70%的三官能度和 30%的二官
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面进行修饰保护 。现有的 UV 塑料涂料大多以石 能度，羟基平均官能度为 2.7〕、丙烯酸羟乙酯〔HEA，
油基多元醇为原料，为了实现涂料行业的绿色环保 质量分 数 97% ，分子量 为 112.16 ，含
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转型，研究人员开始将目光转向植物油基多元醇。 2×10 ~3×10 (质量分数)对羟甲基苯甲醚（MEHQ）
蓖麻油（CO）由于含有天然羟基、有良好的柔 稳定剂〕、 3-( 异丁烯酰 氧 ) 丙基三 甲氧基硅烷
韧性、成本低、可再生等优点成为学者争相研究的 〔MEMO，质量分数 97%，分子量为 248.35，含

对象，但蓖麻油基聚氨酯丙烯酸酯（COPUA）固化 1×10 (质量分数) 2,6-二叔丁基对甲酚（BHT）稳定
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后形成的交联结构以线性分子为主 ，无法达到作 剂〕，阿拉丁试剂有限公司；二月桂酸二丁基锡
为 UV 塑料涂料所需的高强度要求，需要对其进行 （DBTL）、正硅酸乙酯（TEOS），AR，上海凌峰化
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改性。LIANG 等 利用改性蓖麻油与甲基丙烯酸缩 学试剂有限公司；丙酮、无水乙醇，AR，广州化学
水甘油酯进行酯化反应合成了一种三官能度蓖麻油 试剂厂；对甲苯磺酸（p-TSA），AR，广州华大化学
基甲基丙烯酸酯预聚物，其铅笔硬度达到 5H~6H， 试剂有限公司；NaOH，AR，大茂化学试剂厂；1,6-
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具有优异的耐酸碱性。WEI 等 以蓖麻油为核合成第 己二醇二丙烯酸酯（HDDA）、光引发剂 1173，工业
一代和第二代超支化聚酯，与异佛尔酮二异氰酸酯 级，广州玖盈化工有限公司；去离子水，自制。
（IPDI）-丙烯酸羟乙酯（HEA）中间体反应后得到 Bruker Tensor 27 型傅里叶变换红外光谱仪
蓖麻油基超支化 PUA（分别记为 C10-IH 和 C20-IH）， （FTIR）、Multimode 8 型原子力显微镜（AFM），
与 COPUA 相比，C20-IH 的拉伸强度提高了 129%，铅 德国 Bruker 仪器有限公司；JEM-2100 型透射电子
[5]
笔硬度由 4H 提至 7H，耐化学性优异。SHAIK 等 在 显微镜（TEM），日本 JEOL；Merlin 场发射扫描电
蓖麻油主链中引入硅氧烷基团，得到机械性能更好
子显微镜（SEM），德国 Zeiss 公司；AG-IC 50KN
的有机-无机杂化涂料。现有 COPUA 的研究大都集
型岛津电子万能试验机，徕卡仪器有限公司；
中在蓖麻油的结构改性上。但蓖麻油的改性步骤复
TG209F1 型热重分析仪（TGA），德国耐驰公司；
杂，成本高，不利于工业化。因此，通过往 COPUA
Cary 60 型紫外-可见分光光度计（UV-Vis），安捷伦
中加入改性硅溶胶，采用溶胶-凝胶法结合 UV 光固
科技有限公司；QFH-HG600 型附着力试验仪，东莞
化技术制备蓖麻油基 PUA/SiO 2 杂化涂层，在提高材
市华国精密仪器有限公司；BGD 506/2 型小车式铅
料热机械性能的同时，简化工艺，降低成本，拓宽生
笔硬度计，标格达精密仪器有限公司；QTX 型漆膜
物基预聚物在 UV 塑料涂料工业中的应用。
弹性试验器，天津材料实验厂。
本文以 IPDI、CO 和 HEA 为原料制备 COPUA，
1.2 方法
随后，以正硅酸乙酯（TEOS）和 3-(异丁烯酰氧)丙
1.2.1 蓖麻油基聚氨酯丙烯酸酯预聚物（COPUA）
基三甲氧基硅烷（MEMO）为前驱物通过溶胶-凝胶
的合成
法制备改性硅溶胶，并作为无机相与 COPUA 有机
合成路线如下所示：
相复合制备 UV 固化 COPUA/SiO 2 杂化材料。通过

调节 MEMO 与 TEOS 的物质的量比得到一系列改性
硅溶胶，添加相同质量的改性硅溶胶制备复合涂层，
测定其力学性能和表面性能，确定 MEMO 与 TEOS
的最佳物质的量比。在此基础上，改变 COPUA/SiO 2
杂化材料中改性硅溶胶的添加量，复合固化后得到
相应杂化涂层。通过 FTIR、TEM、SEM、AFM、TGA、
力学性能和表面性能等测试，探究改性硅溶胶添加
量对 COPUA/SiO 2 复合涂层性能的影响，以期达到

作为 UV 塑料涂料所需的高强度要求。
将 IPDI（7.82 g，0.035 mol）和 0.05 g DBTL
加入装有机械搅拌机、温度计和冷凝管的 150 mL
1 实验部分
三口烧瓶中，45 ℃下搅拌 15 min，逐滴滴加 CO
1.1 试剂与仪器 （11.06 g，0.012 mol）与 30 mL 丙酮的混合液，滴
异氟尔酮二异氰酸酯〔IPDI，质量分数 99%， 加完毕后反应 1 h 后升温至 60 ℃，继续反应 4 h，