光固化聚丙烯酸树脂工艺优化方案的研究

杨宣乐(广东 韶关 512000)

光固化聚丙烯酸树脂工艺优化方案的研究

杨宣乐(广东 韶关 512000)

我国实行节能减排政策，倡导保护自然环境，对材料的环保性能也有了更高的标准。光固化聚丙烯酸树脂环保效果较好，其拥有良好的力学性能、耐冲击、耐热性、电绝缘性、化学性能好等特点。针对这种情况，笔者拟将光固化技术和聚丙烯酸树脂材料相结合，充分发挥二者的良好性能，以研发出具有环保节能特性的新型复合材料。本文主要是针对光固化聚丙烯酸树脂的工艺方案进行优化综述，通过本文的介绍帮助同行了解该领域的动态。

光固化；聚丙烯酸树脂；优化工艺

随着温室效应，冰川融化等现象的产生，保护环境工作的重要性日益显现。我国重视环境保护，倡导绿色出行、低碳生活。光固化材料具有减少污染、节能减排、保护环境、适应性强等的特点，其作为一种绿色材料，符合国家环保和节能减排政策，可以广泛应用于各行各业中。随着科学技术的不断发展，为了满足不同行业的需求，光固化材料也在不断地进行升级、研发。

1 光固化技术

1.1 光固化系统

光固化材料是一种新型的、节能减排的、符合国家可持续性发展战略的材料。光固化材料在紫外光的照射下可以迅速相连形成网状模块进而固定成模型的一种材料。这种材料主要包括四个方面，即能够实行光固化的低聚物、活性稀释剂个体、部分的光自由基或阳离子引发剂、部分添加剂。我认为，低聚物是固定成模型的主要物质，对光固化产品的功能起着决定性的作用，这也是研发新型材料的关键之处。

1.2 活性稀释剂个体

在光固化材料中，活性稀释剂是单独存在的个体，黏性不高，光固化系统的黏性就是通过其来控制。活性稀释剂拥有能够加入光固化反应的因子，所以在光固化的过程中能够固定成型，不会溶解或依附在光固化系统中。它会和低聚物相结合加入到光固化反应中，对光固化成型的产品也有重要的影响，进而保护环境，赋予了光固化系统节能减排的特点。

活性稀释剂有非常多的品种，根据加入反应的官能团数量能够细分成单官能及多官能。根据聚合机理能够细分成自由基及阳离子。根据官能团类型的区别能够细分成丙烯酸酯类和环氧类等种类。

1.3 光引发剂

在光固化的系统中，光引发剂的用量不多，但也是其中不可缺少的构成部分，对于配方系统在光照时活性稀释剂和低聚物的结合固化有着很大的影响。光引发剂对于紫外光或可见光都有吸收的功能，经光的照射会出现电子能级的转变，在转变过程中会受到化学作用从而形成活性碎片，造成光的聚合。过去的光引发剂多为小分子，固化后剩下的光引发剂会是固化模型中的随性因子，对固化模型的性能带来不好的作用。所以，近年来很多研究学者都在研发大分子光引发剂来处理剩余分子的不好影响。大分子光引发剂因为分子量大，链条较长，变动会造成很大的作用，就算有所剩余，对固化模型也没有太大的作用。

1.4 低聚物

在光固化的系统中，低聚物所占的比重是最多的，大概可以超过半数以上，对光固化后形成产品的功能起着决定性的作用，算是固化产品的中心构造。不同构造的低聚物产品可以在不同的光固化机理中使用，但现在主要使用的还是自由基聚合机理的光固化产品，进而也存在很多的低聚物产品，如环氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯等。而适应阳离子光固化系统的低聚物产品很少，主要有环氧树脂等。

2 聚丙烯酸树脂材料

2.1 聚丙烯酸树脂

聚丙烯酸树脂也被称为丙烯酸树脂乳液、丙烯酸改性树脂等。呈现无色或淡黄色液体，可以和金属离子等发生化学反应称为化合物，对水中碳酸钙和氢氧化钙有很好的稀释作用。

2.2 聚丙烯酸树脂的制作方法

通过我的多次实验可以得到，聚丙烯酸树脂是由聚丙烯腈或聚丙烯酸酯在约为100℃的温度下进行酸性溶解，并利用硫酸钠水溶液组成的氧化还原程序作为引发剂的制作手段来合成聚丙烯酸树脂。聚丙烯酸树脂由丙烯酸个体在水溶液中自由基反应而形成的。异丙醇起到因子转变剂的作用，不但能够使因子的分布空间较小，还可以减小黏性、转移反应热。

聚丙烯酸树脂的制作过程多为间歇式的过程。制作温度恒定在60～100度，反应物酯比例中，丙烯酸的浓度约是10%～30%。引发剂的用量约为丙烯酸的8%～15%。在制作的过程中可以添加因子转变剂，来调整产品聚丙烯酸树脂的因子数量；也可以不添加因子转变剂。添加因子转变剂时，丙烯酸可以使用它的最大限额；相反的，就要使用它的最低限额。不添加因子转变剂时，引发剂可以使用它的最大限额；相反的，就要使用它的最低限额。在聚丙烯酸的制作过程中，如添加丙烯酸和引发剂，需要根据比例倒入水溶液中进行反应。综上所述，因子转变剂和引发剂的用量过高时，会减少产品聚丙烯酸树脂的因子数量。因此，要想实现制作高分子量聚丙烯的目标，就要利用惰性气体来驱除反应程序中的氧气。

3 光固化聚丙烯酸树脂的制作方案和性能测试

3.1 概述

光固化聚丙烯酸树脂由于聚丙烯酸树脂的作用，使其拥有良好的力学性能、耐冲击、耐热性、电绝缘性、化学性能好等特性，在各行各业都得到了使用。在光固化材料行业中，对于聚丙烯酸树脂的研究还处在起步阶段，分析的还比较片面，这极大地阻碍了它的推广。但是，聚丙烯酸树脂属于光固化低聚物的一类，拥有保光保色，耐水性强，光泽度高，柔韧性适中的优越性能。因此，在实际生活中受到了很多领域的青睐。

3.2 光固化聚丙烯酸树脂的制作工艺

光固化聚丙烯酸树脂的制作过程可以分为两个步骤：各类丙烯酸酯自由基溶液的结合；产生酯化作用，制作出光固化聚丙烯酸树脂。具体制作工艺流程如下：第一步，聚丙烯酸酯的形成：把丙烯酸酯、丙烯酸、丙烯酸丁酯等因子根据一定的比例摇晃匀称，然后把溶液放在同样容积的四个瓶子中。在放在瓶子的过程中持续搅拌，使温度恒定在80℃。当溶液全部放在四个瓶子里后，使温度逐渐上升到100℃。等待1小时后，开始用红外光谱测试，待丙烯酸酯的双键吸收峰消失，反应结束。最后用石油醚沉淀，放在真空中干燥，形成产品。

第二步，聚丙烯酸酯丙烯酸酯的形成：取第一步中形成的产品10g，溶解在150ml乙酸乙酯中，并倒入丙烯酸。将上述溶液平均盛放在具有搅拌装置的四个瓶子中，并倒入丙烯酸氯。然后把温度上升到50℃开始反应，等待1小时后，用红外光谱进行测试，等羟基吸收峰消失后，结束反应。经过盐酸、碳酸氢钠和去离子水洗涤后，再用无水硫酸钠吸水，最后放在真空中蒸发，形成产品。

3.3 光固化聚丙烯酸树脂的性能测试

(1)红外光谱分析。红外光谱分析法是对因子结构和物质成分进行鉴别的重要分析方法。由于光固化聚丙烯酸树脂中拥有的各类化学集团都有特定的红外特征吸收峰，因此该方法是通过鉴别因子的转变等信息来实现的。除此之外，红外光谱分析法也可以用来检测混合反应中的双键转化率。在光聚合发生反应的过程中，双键会逐渐变成单键，说明双键的数量在不断下降，在红外光谱图上就会呈现双键特征吸收峰的强度不断下降的现象。所以，可以通过双键锋面积的转变来观察聚合的反应。

(2)凝胶渗透色谱分析。想要掌握制作的光固化聚丙烯酸树脂的因子分布情况，来引发共聚个体的转变，选用凝胶渗透色谱分析法对其进行因子分布情况的检测。

(3)X-射线光电子能谱分析。X-射线光电子能谱是根据波长在X射线内的光射范围内对光固化聚丙烯酸树脂进行检测。把光固化聚丙烯酸树脂用3%的引发剂产生聚合现象，然后磨成粉末状并对表面因子的含量进行研究。

4 结语

本文主要针对的是光固化聚丙烯酸树脂的工艺优化方案进行研究。介绍了光固化技术和聚丙烯酸树脂材料的有关知识，在介绍的过程中也穿插了笔者的见解和贡献。其次，对光固化聚丙烯酸树脂的制作步骤进行优化叙述，并选用几种检测分析方法对光固化聚丙烯酸树脂的独特性能进行检验。由此，读者可以对光固化聚丙烯酸树脂材料的合成工艺有进一步了解，努力使这一符合国家可持续性发展的战略、节能减排的政策要求的新型材料，获得更好、更快的发展。

[1]欧霄巍,聂俊.一种低分子量带有羧基的聚丙烯酸酯丙烯酸树脂的制备和性质[J].影像科学与光化学,2012,05(14):20-22.

[2]谭建权,刘伟区.光固化丙烯酸酯改性氯化聚丙烯的制备及性能研究[J].涂料工业,2014.06(09):14-16.

[3]徐志义,廖建和.光热双重固化聚丙烯酸酯压敏胶的制备[J].粘接,2008,09(14):25-26.