Page 86 - 《精细化工》2022年第3期

·508· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

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吸收峰，而 MT-1 在 1710 和 1633 cm 处存在较强 了包括两个交联结构的互穿聚合物网络，从而使复
的吸收峰，该吸收峰对应于 C==O 和 C==C 基团的伸 合涂层的硬度和拉伸强度增大。当偶联剂 MEMO 与
缩振动峰，说明硅溶胶已被偶联剂 MEMO 改性，证 TEOS 的物质的量比为 1∶1 时，复合涂层的综合性
实 TEOS 和偶联剂 MEMO 在酸性条件下发生了水解 能最好。当偶联剂 MEMO 与 TEOS 的物质的量比大
缩合反应并对硅溶胶进行了改性。 于 1∶1 时，过量的 MEMO 自身容易缩聚形成分子
为了更直观清晰地看到改性硅溶胶中 SiO 2 粒子 量较小的聚合物，对涂层性能产生副作用，导致涂
的分布，对其进行了 TEM 表征，结果见图 1b。可 层附着力、断裂伸长率降低。偶联剂 MEMO 与 TEOS
以看出，改性硅溶胶中 SiO 2 粒子分布均匀，粒子粒 物质的量比提高，使 SiO 2 颗粒在涂层表面分散得更
径约为 3 nm。 均一，漫反射效应减小，涂层的透光率整体提高，
甚至对其 PC 板表面起到增透作用。由于产品主要
用作 UV 固化塑料加硬涂层，所以要求其具有优异
的透光性、耐磨性和附着力。因而，确定改性硅溶
胶中硅烷偶联剂 MEMO 与 TEOS 最佳物质的量比为
1∶1。

表 2 UV 固化 COPUA/SiO 2 杂化涂层的性能
Table 2 Properities of UV-curing hybrid coatings

拉伸强度 断裂伸长率 透光率
样品 硬度 附着力/级
/MPa /% /%
①
MT-0 3H 0 4.13 9.32 94.42
MT-0.5 4H 0 10.41 8.63 99.97
MT-1 5H 0 13.52 7.49 100.20
MT-1.5 5H 2 17.70 6.01 101.10
MT-2 4H 3 15.15 5.85 102.70
注：硬度和附着力均在透明 PC 板上测定。①涂层在波长
550 nm 时的透光率。
图 1 样品 MT-0 和 MT-1 的 FTIR 谱图（a）及 MT-1 的
TEM 图（b） 2.3 UV 固化 COPUA/SiO 2 复合涂层的组分表征
Fig. 1 FTIR spectra of MT-0 and MT-1 (a) and TEM 在 COPUA 中加入改性硅溶胶 MT-1，通过改变
image of MT-1 (b)
MT-1 的添加量制备 COPUA/SiO 2 复合涂层。图 2 为
2.2 改性硅溶胶中 MEMO 与 TEOS 的配比研究 纯有机树脂 COPUA 和杂化材料 COPUA/SiO 2 -10%
由于 TEOS 和偶联剂 MEMO 的溶胶-凝胶反应 UV 固化前后的 FTIR 谱图。
过程温和、容易控制，所以将其作为杂化材料的无
机前驱体。偶联剂 MEMO 一方面可以在溶胶-凝胶
过程中与 TEOS 共水解、共缩聚，提高与无机相纳
米粒子间的结合力；另一方面，在光固化作用下，
MEMO 结构中的甲基丙烯酰氧基可参与有机聚合
反应，将有机基体与无机粒子以桥梁的形式连接在
一起，使有机相与无机相以化学键结合，形成有机/
[7]
无机杂化材料 。控制偶联剂 MEMO 与 TEOS 的物
质的量比可以得到一系列改性硅溶胶。
在 COPUA 树脂中添加 0.375 g（占 COPUA 质
量的 15%）改性硅溶胶制备杂化涂层，测定其表面
性能、力学性能和透光性以确定改性硅溶胶中偶联
剂 MEMO 与 TEOS 的最佳物质的量比，结果如表 2

所示。提高偶联剂 MEMO 与 TEOS 的物质的量比，
图 2 COPUA 和 COPUA/SiO 2 -10% UV 固化前后的 FTIR
复合涂层的硬度和拉伸强度均呈先增大后降低的趋
谱图
势，断裂伸长率下降。这是由于偶联剂 MEMO 的桥 Fig. 2 FTIR spectra of COPUA and COPUA/SiO 2 -10%
接作用将 SiO 2 颗粒键合到有机聚合物网络上，建立 before and after UV curing