传统涂料需要在高温下才能固化,需消耗大量能源。而紫外光固化涂料是一项环保、节能型的新技术,具有“5E”特点,即高效(Efficient)、节能(Energy saving)、经济(Economical)、环境友好(Environmental friendly)和适应性广(Enabling)。紫外光固化含氟涂料具有含氟材料的疏水/疏油、耐热、耐腐蚀等优点,提供光固化涂料优良的综合性能。其中应用最广泛的是紫外光固化含氟丙烯酸酯树脂,其同时具有丙烯酸酯的高光泽、高硬度,及含氟材料的憎水憎油特性,扬长补短,在紫外光固化领域显示了巨大的应用前景。虽然含氟涂料有那么多的优异性能,但是在长期的应用过程中由于毛细作用,含氟涂料会吸附液状水不溶性污物(油脂类和脂肪类物质),使得材料表面被粘污,由于含氟聚合物的高疏水性使得此类材料被粘污后将很难用水清洗。因此,要改善含氟涂料的这一不足,本论文研究了一种可疏水/疏油-亲水转换的含氟丙烯酸酯光固化涂料。该涂料是用我们自制的全氟醚多官能团丙烯酸酯作活性稀释剂,与普通的紫外光固化基体树脂(聚酯丙烯酸酯,其分子结构中带有亲水基团-OH、-COOH)进行光固化反应,改善了普通光固化树脂的疏水/疏油性、耐热性等应用性能。本论文的具体研究内容如下:⑴全氟醚多官能团丙烯酸酯的制备:以季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)、六氟环氧丙烷齐聚物(HFPO oligomer)为单体,用酰化法制备了一系列不同含氟链段的丙烯酸酯(HFPO-PETA)单体。我们找到了完全氟化的单体比例,并对合成的产物进行红外、核磁表征,确定产物结构为PETA-HFPO齐聚物,所合成产物符合预期设计。⑵紫外光引发聚合物涂层的制备:以聚酯丙烯酸酯为低聚物、合成的含氟丙烯酸酯为改性单体,选择恰当的光引发剂,通过筛选确定光引发剂为IR1173。由研究结果发现,在光照30s、光引发剂IR1173、光引发剂用量2 wt%(占总重量)的条件下,光固化涂层的表干-耐指纹效果好。⑶热性能测试:聚酯丙烯酸酯的热分解温度为314℃。加入少量含氟单体,由于含氟链段长度不同,随着氟含量的增加,相对应的热分解温度稍微增加。含氟光固化涂层(PEA+PETA-HFPO二聚体、PEA+PETA-HFPO三聚体、PEA+PETA-HFPO四聚体)的热分解温度分别为319℃、321℃、326℃,添加少量含氟单体即使涂层的耐热性稍微增加。紫外光固化涂料性能测试:我们详细研究了光固化涂层的各项性能,初步研究制得具有疏水/疏油-亲水转换性能的光固化涂层,确定含氟单体的最佳用量为0.4 wt%(占总重量)。此时,固化膜表面水接触角为110.1°,正十六烷的接触角为80.3°。表明固化膜具有疏水/疏油性。将固化膜在水中浸泡2h后烘干,测试水/正十六烷在其表面的接触角,结果显示,膜表面的接触角重新回到104.6°,仍然具有良好的疏水性能,满足疏水-亲水转换的要求。同时比较了不同含氟链段长度的固化膜的水/正十六烷的接触角,由数据可见,随着含氟链段长度的增加,固化膜表面对水的初始接触角稍微增大,随着时间的延长,水接触角减少的趋势是一致的。固化膜均表现出优秀的疏水性;而不同含氟链段的固化膜对正十六烷的接触角也是只有微小的差别,都表现出较好的疏油性。耐化学腐蚀性能测试:实验不同配方组分光固化膜的耐丙酮双向擦拭次数,结果显示,膜厚度为25μm时的固化膜涂层的耐腐蚀能力低,而膜厚度为500μm时的固化膜涂层的耐丙酮双向擦拭次数均大于50次,涂膜厚度对光固化涂料的耐腐蚀性有重要影响。附着力测试:分别在玻璃、水泥、木板、PVC板材上进行配方组分的光固化实验,采用划格法进行附着力测试。结果表明配方树脂在各板材上的附着力级别为:玻璃5级,水泥1级,木板0级,PVC板0级。结果显示,配方组分树脂在木材、水泥板材、PVC板材上的附着力均表现为优,而在玻璃板上的附着力较差。