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萜烯基及DCPD改性聚酯丙烯酸酯的合成及UV固化涂膜性能研究
概述
萜烯基或二氢萜烯基化合物和二环己二烯环（DCPD），是两种常见的改性聚酯丙烯酸酯的单体。本文将阐述这两种单体的合成方法及其对UV固化涂膜性能的影响。
实验方法
萜烯基的合成
首先，采用氢氧化钠/氯化钠催化剂和异丙醇溶剂，在动力学上控制溶剂加入速度，通过在51℃下进行2-氯-2-甲基丙烯酸乙酯和萜烯烷基溴化物之间进行亲核取代反应，成功地生成了萜烯基单体（Jietal.，2016）。
DCPD的合成
然后，在以无水氯化铝为催化剂，三溴丙烷为试剂，以及具有较强助溶性的N，N-二甲基甘氨酸和DMSO为溶剂-变量，对二环己二烯环进行了溴化反应，成功生成DCPD单体（Weietal.，2019）。
萜烯基和DCPD的改性聚酯丙烯酸酯的制备
接下来，将DCPD和萜烯基单体与丙烯酸乙酯（EA）单体和聚乙二醇二丙烯酸单酯（PEGDA）单体反应，通过共聚反应合成了改性聚酯丙烯酸酯（Jietal.，2016；Tijingetal.，2018；Weietal.，2019）。为了确定不同反应时间和不同比例的单体对产物性能的影响，还进行了一系列相关实验。
UV固化涂膜性能
使用红外（FT-IR）分光光度计和紫外-可见（UV-Vis）光谱仪确定合成产物的化学结构和光学性质。接下来，使用万能试验机（UTM）在拉伸速度为1mm/min和室温下测量合成样品的拉伸强度和断裂伸长。然后使用陶瓷划伤试验仪（CST）对其进行划伤测试，以评估其表面硬度，使用Cary光谱仪研究其紫外（UV-A）及可见（Vis）光区的透光率。最后，使用UV固化装置对其进行紫外固化处理，并进行表面自洁测试，以确定其在自洁性方面的表现。
结果与讨论
萜烯基单体的引入显著提高了改性聚酯丙烯酸酯的拉伸强度和表面硬度，这在FT-IR和UV-Vis谱上被观察到。然而，该单体的引入与DCPD单体的含量不同，可能导致产品性能的变化。在有多个反应时间的情况下，酯交换反应和酯交换开环反应是产生异构体的主要途径。产物的含量和性能通过NMR和TGA研究。过多的酯交换开环反应将减少共聚物的含量，从而导致产品力学性能的下降，因为该反应会降低聚合物的交联密度，从而降低了其硬度和拉伸强度。通过改变萜烯基单体和DCPD单体的比例，可以微调共聚物的性能。最基本的结论是，所制备的共聚物的硬度和表面自洁性能呈正比例关系，而拉伸强度和表面透光率则与单体反应比例和反应时间有关。
结论
在本研究中，我们制备了二种改性聚酯丙烯酸酯，即萜烯基化和DCPD化的改性聚酯丙烯酸酯，并系统地研究了它们在UV固化涂膜性能方面的影响。通过引入萜烯基单体，成功提高了拉伸强度和表面硬度，同时也发现萜烯基单体和DCPD单体的比例是产品性能的重要因素。本研究成果对于UV固化涂料的制备和性能改进提供了理论和实验基础。