楊宣樂(廣東 韶關 512000)

光固化聚丙烯酸樹脂工藝優(yōu)化方案的研究

楊宣樂(廣東 韶關 512000)

我國實行節(jié)能減排政策，倡導保護自然環(huán)境，對材料的環(huán)保性能也有了更高的標準。光固化聚丙烯酸樹脂環(huán)保效果較好，其擁有良好的力學性能、耐沖擊、耐熱性、電絕緣性、化學性能好等特點。針對這種情況，筆者擬將光固化技術和聚丙烯酸樹脂材料相結合，充分發(fā)揮二者的良好性能，以研發(fā)出具有環(huán)保節(jié)能特性的新型復合材料。本文主要是針對光固化聚丙烯酸樹脂的工藝方案進行優(yōu)化綜述，通過本文的介紹幫助同行了解該領域的動態(tài)。

光固化；聚丙烯酸樹脂；優(yōu)化工藝

隨著溫室效應，冰川融化等現象的產生，保護環(huán)境工作的重要性日益顯現。我國重視環(huán)境保護，倡導綠色出行、低碳生活。光固化材料具有減少污染、節(jié)能減排、保護環(huán)境、適應性強等的特點，其作為一種綠色材料，符合國家環(huán)保和節(jié)能減排政策，可以廣泛應用于各行各業(yè)中。隨著科學技術的不斷發(fā)展，為了滿足不同行業(yè)的需求，光固化材料也在不斷地進行升級、研發(fā)。

1 光固化技術

1.1 光固化系統(tǒng)

光固化材料是一種新型的、節(jié)能減排的、符合國家可持續(xù)性發(fā)展戰(zhàn)略的材料。光固化材料在紫外光的照射下可以迅速相連形成網狀模塊進而固定成模型的一種材料。這種材料主要包括四個方面，即能夠實行光固化的低聚物、活性稀釋劑個體、部分的光自由基或陽離子引發(fā)劑、部分添加劑。我認為，低聚物是固定成模型的主要物質，對光固化產品的功能起著決定性的作用，這也是研發(fā)新型材料的關鍵之處。

1.2 活性稀釋劑個體

在光固化材料中，活性稀釋劑是單獨存在的個體，黏性不高，光固化系統(tǒng)的黏性就是通過其來控制。活性稀釋劑擁有能夠加入光固化反應的因子，所以在光固化的過程中能夠固定成型，不會溶解或依附在光固化系統(tǒng)中。它會和低聚物相結合加入到光固化反應中，對光固化成型的產品也有重要的影響，進而保護環(huán)境，賦予了光固化系統(tǒng)節(jié)能減排的特點。

活性稀釋劑有非常多的品種，根據加入反應的官能團數量能夠細分成單官能及多官能。根據聚合機理能夠細分成自由基及陽離子。根據官能團類型的區(qū)別能夠細分成丙烯酸酯類和環(huán)氧類等種類。

1.3 光引發(fā)劑

在光固化的系統(tǒng)中，光引發(fā)劑的用量不多，但也是其中不可缺少的構成部分，對于配方系統(tǒng)在光照時活性稀釋劑和低聚物的結合固化有著很大的影響。光引發(fā)劑對于紫外光或可見光都有吸收的功能，經光的照射會出現電子能級的轉變，在轉變過程中會受到化學作用從而形成活性碎片，造成光的聚合。過去的光引發(fā)劑多為小分子，固化后剩下的光引發(fā)劑會是固化模型中的隨性因子，對固化模型的性能帶來不好的作用。所以，近年來很多研究學者都在研發(fā)大分子光引發(fā)劑來處理剩余分子的不好影響。大分子光引發(fā)劑因為分子量大，鏈條較長，變動會造成很大的作用，就算有所剩余，對固化模型也沒有太大的作用。

1.4 低聚物

在光固化的系統(tǒng)中，低聚物所占的比重是最多的，大概可以超過半數以上，對光固化后形成產品的功能起著決定性的作用，算是固化產品的中心構造。不同構造的低聚物產品可以在不同的光固化機理中使用，但現在主要使用的還是自由基聚合機理的光固化產品，進而也存在很多的低聚物產品，如環(huán)氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯等。而適應陽離子光固化系統(tǒng)的低聚物產品很少，主要有環(huán)氧樹脂等。

2 聚丙烯酸樹脂材料

2.1 聚丙烯酸樹脂

聚丙烯酸樹脂也被稱為丙烯酸樹脂乳液、丙烯酸改性樹脂等。呈現無色或淡黃色液體，可以和金屬離子等發(fā)生化學反應稱為化合物，對水中碳酸鈣和氫氧化鈣有很好的稀釋作用。

2.2 聚丙烯酸樹脂的制作方法

通過我的多次實驗可以得到，聚丙烯酸樹脂是由聚丙烯腈或聚丙烯酸酯在約為100℃的溫度下進行酸性溶解，并利用硫酸鈉水溶液組成的氧化還原程序作為引發(fā)劑的制作手段來合成聚丙烯酸樹脂。聚丙烯酸樹脂由丙烯酸個體在水溶液中自由基反應而形成的。異丙醇起到因子轉變劑的作用，不但能夠使因子的分布空間較小，還可以減小黏性、轉移反應熱。

聚丙烯酸樹脂的制作過程多為間歇式的過程。制作溫度恒定在60～100度，反應物酯比例中，丙烯酸的濃度約是10%～30%。引發(fā)劑的用量約為丙烯酸的8%～15%。在制作的過程中可以添加因子轉變劑，來調整產品聚丙烯酸樹脂的因子數量；也可以不添加因子轉變劑。添加因子轉變劑時，丙烯酸可以使用它的最大限額；相反的，就要使用它的最低限額。不添加因子轉變劑時，引發(fā)劑可以使用它的最大限額；相反的，就要使用它的最低限額。在聚丙烯酸的制作過程中，如添加丙烯酸和引發(fā)劑，需要根據比例倒入水溶液中進行反應。綜上所述，因子轉變劑和引發(fā)劑的用量過高時，會減少產品聚丙烯酸樹脂的因子數量。因此，要想實現制作高分子量聚丙烯的目標，就要利用惰性氣體來驅除反應程序中的氧氣。

3 光固化聚丙烯酸樹脂的制作方案和性能測試

3.1 概述

光固化聚丙烯酸樹脂由于聚丙烯酸樹脂的作用，使其擁有良好的力學性能、耐沖擊、耐熱性、電絕緣性、化學性能好等特性，在各行各業(yè)都得到了使用。在光固化材料行業(yè)中，對于聚丙烯酸樹脂的研究還處在起步階段，分析的還比較片面，這極大地阻礙了它的推廣。但是，聚丙烯酸樹脂屬于光固化低聚物的一類，擁有保光保色，耐水性強，光澤度高，柔韌性適中的優(yōu)越性能。因此，在實際生活中受到了很多領域的青睞。

3.2 光固化聚丙烯酸樹脂的制作工藝

光固化聚丙烯酸樹脂的制作過程可以分為兩個步驟：各類丙烯酸酯自由基溶液的結合；產生酯化作用，制作出光固化聚丙烯酸樹脂。具體制作工藝流程如下：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據一定的比例搖晃勻稱，然后把溶液放在同樣容積的四個瓶子中。在放在瓶子的過程中持續(xù)攪拌，使溫度恒定在80℃。當溶液全部放在四個瓶子里后，使溫度逐漸上升到100℃。等待1小時后，開始用紅外光譜測試，待丙烯酸酯的雙鍵吸收峰消失，反應結束。最后用石油醚沉淀，放在真空中干燥，形成產品。

第二步，聚丙烯酸酯丙烯酸酯的形成：取第一步中形成的產品10g，溶解在150ml乙酸乙酯中，并倒入丙烯酸。將上述溶液平均盛放在具有攪拌裝置的四個瓶子中，并倒入丙烯酸氯。然后把溫度上升到50℃開始反應，等待1小時后，用紅外光譜進行測試，等羥基吸收峰消失后，結束反應。經過鹽酸、碳酸氫鈉和去離子水洗滌后，再用無水硫酸鈉吸水，最后放在真空中蒸發(fā)，形成產品。

3.3 光固化聚丙烯酸樹脂的性能測試

(1)紅外光譜分析。紅外光譜分析法是對因子結構和物質成分進行鑒別的重要分析方法。由于光固化聚丙烯酸樹脂中擁有的各類化學集團都有特定的紅外特征吸收峰，因此該方法是通過鑒別因子的轉變等信息來實現的。除此之外，紅外光譜分析法也可以用來檢測混合反應中的雙鍵轉化率。在光聚合發(fā)生反應的過程中，雙鍵會逐漸變成單鍵，說明雙鍵的數量在不斷下降，在紅外光譜圖上就會呈現雙鍵特征吸收峰的強度不斷下降的現象。所以，可以通過雙鍵鋒面積的轉變來觀察聚合的反應。

(2)凝膠滲透色譜分析。想要掌握制作的光固化聚丙烯酸樹脂的因子分布情況，來引發(fā)共聚個體的轉變，選用凝膠滲透色譜分析法對其進行因子分布情況的檢測。

(3)X-射線光電子能譜分析。X-射線光電子能譜是根據波長在X射線內的光射范圍內對光固化聚丙烯酸樹脂進行檢測。把光固化聚丙烯酸樹脂用3%的引發(fā)劑產生聚合現象，然后磨成粉末狀并對表面因子的含量進行研究。

4 結語

本文主要針對的是光固化聚丙烯酸樹脂的工藝優(yōu)化方案進行研究。介紹了光固化技術和聚丙烯酸樹脂材料的有關知識，在介紹的過程中也穿插了筆者的見解和貢獻。其次，對光固化聚丙烯酸樹脂的制作步驟進行優(yōu)化敘述，并選用幾種檢測分析方法對光固化聚丙烯酸樹脂的獨特性能進行檢驗。由此，讀者可以對光固化聚丙烯酸樹脂材料的合成工藝有進一步了解，努力使這一符合國家可持續(xù)性發(fā)展的戰(zhàn)略、節(jié)能減排的政策要求的新型材料，獲得更好、更快的發(fā)展。

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