一种自由基-阳离子混杂光固化体系及光固化树脂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种自由基

【技术实现步骤摘要】
一种自由基
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阳离子混杂光固化体系及光固化树脂的制备方法


[0001]本专利技术属于光固化树脂
，具体涉及一种自由基
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阳离子混杂光固化体系及光固化树脂的制备方法。

技术介绍

[0002]紫外光固化技术是一种利用紫外光分解光引发剂产生自由基，进而引发预聚物交联固化的新型技术。与传统的热固化相比，紫外光固化不需要加热，常温条件下在数秒到数十秒内即可完成交联固化，大幅减少生产时间和能耗，并且体系中不含有机溶剂，更加方便环保。光固化体系主要由预聚物、光引发剂(photoinitiator，PI)、活性稀释剂和各种助剂组成。其中，光引发剂在光固化体系中尤为重要，其含量的多少、引发剂种类都对固化速度起到决定性的作用。
[0003]按照光固化的反应机理，光固化体系可以分为自由基体系、阳离子体系及自由基
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阳离子混杂体系。自由基体系存在对氧敏感，容易发生氧阻聚、固化体积收缩大、易翘曲变形、附着力差等缺点，但也有固化速度快、几乎不受温度影响的优点。而阳离子体系则不会受到氧气的影响，且收缩率小，对基材的附着力也比较好，但也存在固化速度慢、易受水汽影响等缺点。因此，选择自由基
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阳离子混杂光固化体系则可以优劣互补，高度发挥出自由基和阳离子光固化体系的优点，展现出优秀的协同效应。同时，自由基
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阳离子混杂光固化体系形成的互穿网络结构聚合产物具备较好的综合性能，从而使光固化体系的应用与更广泛的领域。
[0004]目前的光固化混杂体系研究中，例如授权号为CN109988273B的专利公开了一种用长波紫外光固化树脂组合物的制备方法，公开号为CN107325237A的专利公开一种自由基
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阳离子混杂型光固化体系及其应用，均仅仅是对固化程度和收缩率进行优化，在力学性能上的关注较少，且往往都是提高了收缩率及固化速度，但拉伸冲击等力学性能上远不如优化前。鉴于此，研发一种综合力学性能优异，且同时提供固化产物精度的体系就显得很有意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种自由基
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阳离子混杂光固化体系。该体系通过调节控制自由基
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阳离子混杂光固化体系的组分，发挥自由基和阳离子光固化体系的协同作用优点，形成优劣互补的互穿网络结构，且结合环氧基团的开环膨胀效应，能够得到固化快、黏度低、收缩率小、成型精度高的固化物，且其拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度等力学性能也得到了提高。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种自由基
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阳离子混杂光固化体系，其特征在于，包括以下质量百分含量的组分：自由基光引发剂1％～4％，阳离子光引发剂混合三芳基硫鎓盐(I
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160)1％～4％，环氧丙烯酸酯(EA)30％，环氧树脂(E
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51)30％，
活性稀释剂35％，其中自由基光引发剂由光引发剂184与光引发剂TPO按照4:6的质量比组成，活性稀释剂由TPGDA与HDDA按照8:2的质量比组成。
[0007]相比较传统的光固化技术，首先，本专利技术中采用的自由基
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阳离子混杂光固化体系形成的互穿网络结构可以优劣互补，既保留了自由基体系固化速度快、几乎不受温度影响的优点，又继承了阳离子体系不受氧气影响、收缩率小、对基材附着力好的优点，克服了自由基体系对氧敏感、容易发生氧阻聚导致固化体积收缩大、易翘曲变形、附着力差等缺点，以及阳离子体系固化速度慢、易受水汽影响等缺点，高度发挥出自由基和阳离子光固化体系的优点，展现出优秀的协同效应。其次，自由基聚合时低聚物或活性稀释剂的间距为范德华力作用距离，光固化后双键发生聚合反应，范德华力作用距离变为C－C(0.154nm)共价键之间的距离，光固化前后体积收缩明显；而阳离子聚合发生环氧化合物开环聚合，聚合前环氧单体间的范德华距离变为聚合后的C－O共价键之间的距离(0.145nm)，该反应过程造成体积收缩；但光固化前氧单体中环氧环C－O共价键之间的距离(0.145nm)变为固化后环氧环打开形成的结构单元尺寸(大于0.145nm且小于范德华距离)，即开环膨胀效应；在上述各方共同作用下，阳离子聚合反应的体积收缩较小甚至体积收缩率为零，因此，本专利技术的阳离子体系预聚物环氧树脂(E
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51)与自由基体系预聚物环氧丙烯酸(EA)混杂，能够得到固化快、黏度低、收缩率小、成型精度高的固化物，且其拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度等力学性能也得到了提高。
[0008]上述的一种自由基
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阳离子混杂光固化体系，其特征在于，包括以下质量百分含量的组分：自由基光引发剂2％，阳离子光引发剂混合三芳基硫鎓盐(I
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160)3％，环氧丙烯酸酯(EA)30％，环氧树脂(E
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51)30％，活性稀释剂35％。
[0009]另外，本专利技术还公开了一种采用如上述的自由基
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阳离子混杂光固化体系制备光固化树脂的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
[0010]步骤一、将自由基
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阳离子混杂光固化体系中各组分称量后依次加入到烧杯中，然后在避光条件下进行磁力搅拌2h，得到混合物；
[0011]步骤二、将步骤一中得到的混合物放入超声清洗器中进行超声震荡后取出；
[0012]步骤三、将步骤二中经超声震荡后的混合物倒入硅胶模具中，放置于烘箱中在40℃～45℃干燥以除气泡；
[0013]步骤四、将步骤三经除气泡后的硅胶模具放入紫外固化箱中照射，得到光固化树脂。
[0014]相较于常规制备过程，本专利技术增加对混合物的超声震荡过程，有效去除混合物中的气泡，解决了常规操作中低温除耗时长且除泡不完全的难题，缩短了制备时间，提高了制备效率。
[0015]上述的方法，其特征在于，步骤一中先将自由基光引发剂、阳离子光引发剂和活性稀释剂加入到烧杯中进行融合搅拌，然后再加入环氧丙烯酸酯(EA)和环氧树脂(E
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51)。本专利技术通过先将各光引发剂与活性稀释剂融合搅拌，以促进各光引发剂充分溶解并分散均匀，有效减少了气泡的产生，有利于提高光固化的固化均匀性和力学性能。
[0016]上述的方法，其特征在于，步骤二中所述超声震荡在避光条件下进行：在超声清洗器顶面上加盖遮光板，先超声震荡0.5h～1h后取出观察是否存在气泡，若存在气泡则继续超声震荡直至气泡消失。通过控制在避光条件下进行超声震荡，避免自由基
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阳离子混杂光
固化体系产生震荡过程中在光引发作用下提前发生反应生成副产物，影响后续紫外光固化的顺利进行。
[0017]本专利技术与现有技术相比具有以下优点：
[0018]1、本专利技术通过调节控制自由基
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阳离子混杂光固化体系的组分，发挥自由基和阳离子光固化体系的协同作用优点，形成优劣互补的互本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自由基
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阳离子混杂光固化体系，其特征在于，包括以下质量百分含量的组分：自由基光引发剂1％～4％，阳离子光引发剂混合三芳基硫鎓盐(I
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160)1％～4％，环氧丙烯酸酯(EA)30％，环氧树脂(E
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51)30％，活性稀释剂35％，其中自由基光引发剂由光引发剂184与光引发剂TPO按照4:6的质量比组成，活性稀释剂由TPGDA与HDDA按照8:2的质量比组成。2.根据权利要求1所述的一种自由基
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阳离子混杂光固化体系，其特征在于，包括以下质量百分含量的组分：自由基光引发剂2％，阳离子光引发剂混合三芳基硫鎓盐(I
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160)3％，环氧丙烯酸酯(EA)30％，环氧树脂(E
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51)30％，活性稀释剂35％。3.一种采用如权利要求1或2所述的自由基
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阳离子混杂光...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔靖晖，赵秋丽，杨庆浩，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：