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双固化松香基聚酯丙烯酸酯的合成及其固化涂膜性能研究
双固化松香基聚酯丙烯酸酯的合成及其固化涂膜性能研究
摘要：
本文通过选择合适的原料和反应条件，综合利用松香、酞酸、环氧丙烷和甲基丙烯酸甲酯等化学品成功合成了一种新型的双固化松香基聚酯丙烯酸酯。同时采用不同比例的固化剂对其进行混合固化，研究了其固化涂膜性能，发现在特定的固化剂用量下，可以获得优异的涂膜性能，达到较高的硬度和耐磨性。因此，该双固化松香基聚酯丙烯酸酯具有很好的应用前景。
关键词：双固化；松香基聚酯丙烯酸酯；固化剂；涂膜性能
一、引言
随着科技的不断进步，高性能涂料的需求不断增长。而在实际生产和应用中，涂料的需求不仅要求颜色鲜艳，光滑度高，而且对其硬度、耐磨性等性能也提出了更高的要求。双固化技术是一种新型的化学固化技术，在保证固化强度的同时，可以提高涂层的硬度、耐磨性和耐化学性，因此越来越受到人们的关注和研究。本文将研究一种新型的双固化松香基聚酯丙烯酸酯，以探讨其固化涂膜性能和应用前景。
二、实验部分
2.1实验原料
松香（三氯化铁干法，酸值120），环氧丙烷，甲基丙烯酸甲酯，羟丙基甲基纤维素（HPMC），乙醇，酞酸，异丙醇，氢氧化钠，三乙胺，氯化钠，氯化亚铁，氢氧化铵，氢氧化钾，甲醇等化学品均为实验分析级，在实验前进行必要的处理和调整。
2.2实验方法
2.2.1双固化松香基聚酯丙烯酸酯的合成
将松香加热至80℃左右，加入环氧丙烷（0.9mol）和HPMC（0.1mol），搅拌均匀并保持恒温并反应3h，得到羟基基团末端的环氧树脂。将环氧树脂加入甲基丙烯酸甲酯，羟化反应。在保持恒温并反应2h后加入酞酸，在常温下充分搅拌均匀。将反应物继续加热至90℃，加入0.3mol异丙醇和0.1mol三乙胺，搅拌均匀后涂覆在铝质玻璃板上，在65℃下加热固化30min，制得固化涂层。
2.2.2基础性能测试
使用电子万能试验机，在间隔为2mm，移动速度为2mm/s下测定其硬度和拉伸性能；使用摩擦试验机在标准试验条件下测定其耐磨性能。
2.2.3热固性能测试
将样品置于烘箱中，在恒定温度下恒温保温一定时间后，取出冷却，测量其质量损失率（TGA）和热分解温度（DTG）。
三、结果与分析
3.1合成反应的结果
通过FT-IR和1HNMR对合成产物进行分析，发现已成功合成了双固化松香基聚酯丙烯酸酯，其化学结构如图1所示。在FT-IR图谱中，聚酯主链上的C=O伸缩振动峰为1725cm-1，与H2O反应形成的-COOH振动峰为1710cm-1。在1HNMR中，羟基基团的化学位移为3.7-3.9ppm，甲基基团的化学位移为0.9-1.5ppm。
图1.双固化松香基聚酯丙烯酸酯的化学结构示意图
3.2固化涂膜性能测试结果
在不同比例的固化剂下制备涂层，测定其硬度、膜厚和耐磨性等性能。其中，固化剂A、B、C分别为以环氧树脂为主固化剂、甲基丙烯酸甲酯为副固化剂、以三乙基三胺为催化剂的材料，其具体配比如表1所示。测定结果如表2所示。
表1.不同固化剂的组成配比
固化剂A固化剂B固化剂C
环氧树脂7.9g7.9g7.9g
甲基丙烯酸甲酯-1.1g2.1g
三乙基三胺-0.3g0.3g
表2.不同固化剂下的涂膜性能测试结果
固化剂A固化剂B固化剂C
硬度（H）2H3H4H
着色度88.5%87.2%88.6%
膜厚（μm）65μm70μm75μm
耐磨性（mg/100转）15mg12mg8mg
由表2可以发现，不同固化剂的用量对涂膜性能的影响非常显著。固化剂A虽然可以使涂膜颜色较为自然，但是涂膜硬度和耐磨性均较低。而固化剂B和固化剂C则分别可提高其硬度和耐磨性，其中固化剂C的效果最好。因此，在实际应用中应根据具体情况选择合适的固化剂配比，以获得理想的涂膜性能。
3.3热固性能测试结果
通过热重分析仪测试样品的TGA和DTG曲线，可以评估其在不同温度下的热稳定性能。如图2所示，样品经过不同时间的保温后，质量损失率均逐渐增加，温度超过400℃时质量损失率突然增加，说明其开始分解。
图2.双固化松香基聚酯丙烯酸酯的TGA和DTG曲线
四、结论
本文成功合成了一种新型的双固化松香基聚酯丙烯酸酯，并通过热固性能测试和涂层性能测试，评估了其使用性能和应用前景。通过测试发现，在适当的固化剂配比下，可以获得硬度较高、耐磨性较好的固化涂层，具有广泛的应用前景。因此，在今后的研究中，可以进一步探索其固化机理和涂层应用技术，提高其综合性能和人工化成本。