摘要
紫外光固化技术是一种绿色环保的快速成型技术。然而光固化树脂固化后断裂伸长率低限制了在实际应用中的使用范围。其中，聚氨酯丙烯酸酯由于具有微相分离结构和分子链可调控性的特点，具有优异的力学性能、耐热性能和低固化收缩率等优点。本文从分子结构的设计出发，改变聚氨酯丙烯酸酯的硬段含量、稀释剂种类、光引发剂种类、扩链剂含量、无机小分子填料种类，调控光固化聚氨酯丙烯酸酯的力学性能、结晶性能、热性能、界面性能和电性能，并采用红外光谱、热失重分析仪、差式扫描热量法、万能拉伸测试仪、核磁分析仪、水接触角测试、导电率测试等手段进行表征。对聚氨酯丙烯酸酯预聚体的合成过程、结晶行为和性能进行研究。研究了硬段含量、扩链剂含量、稀释剂种类对聚氨酯丙烯酸酯结构、性能、光固化行为和分子间作用力的相互依赖关系。探究了有机硅含量对光固化聚氨酯丙烯酸酯老化行为、耐热性能和界面性能的影响及无机小分子填料含量与聚氨酯丙烯酸酯介电性能的关系。 (1)对聚氨酯丙烯酸酯预聚体的制备进行了详细的研究。以异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)为硬段、聚己内酯二元醇(PCL)为软段、丙烯酸-2-羟乙酯(2-HEA)为封端、AM-314和FM-362为自由基稀释剂，制备紫外光固化聚氨酯丙烯酸酯。研究发现:硬段含量增加，预聚体分子链间的作用力降低，预聚体结晶性变差，熔点降低到35.7℃。树脂固化后，硬相区比例的增加，使树脂回弹性变差，硬度增加，热分解终点温度升高到491.42℃。并且2-HEA用量越多，树脂固化后交联密度越大，固化收缩率越高。 (2)以丙三醇作为小分子扩链剂制备超支化聚氨酯丙烯酸酯，发现扩链剂的加入使预聚体支化程度增加，导致光固化树脂体系黏度升高，固化后热性能变差。由于交联密度的增加导致树脂固化后固化收缩率变高、力学性能得到了提升，断裂伸长率可达到397％。通过加入184和TPO作为光引发剂与1173复配使用时，发现引发剂用量增加可使树脂固化时间缩短，在30s内实现完全固化。 (3)使用羟基硅油作为软段改性聚氨酯丙烯酸酯。探究了羟基硅油和聚酯二元醇比例对固化后树脂性能的影响，发现有机硅改性后的树脂具有疏水性，接触角最高为108°。调节软段比例可实现离型膜剥离力可控，使其具有优良的耐热性能和力学性能。老化后，离型膜的剥离力增加，拉伸强度下降。 (4)使用无机小分子填料改性光固化聚氨酯丙烯酸酯，氧化石墨烯可使树脂固化后耐热性能、力学性能都得到了较大的提高，导电率从10-12s/cm提高到10-11s/cm。碳纳米管除了提高树脂力学性能和电性能外，还能将树脂黏度降低到507cP。高氯酸锂的加入，使树脂的导电率从10-12s/cm提高到了10-8s/cm，提升了4个数量级。
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