Page 99 - 2025水性涂料虚拟专辑

艺 等：聚乙二醇改性水性环氧丙烯酸酯的合成及其光固化动力学研究

子质量较小时，因为新生成醚键的存在，经过改性的 速率增加，这是因为相同条件下，PEG 相对分子质量
水性环氧丙烯酸酯表现出良好的亲水性。然而，当 越大，体系中 C=C 双键密度略有降低，而分子链流
PEG的相对分子质量为 1 000和 1 500时，乳液粒径略 动性高，增加了反应物的自由体积并增加了反应物
微增加。这可能是因为 PEG 相对分子质量的增大， 质的迁移率，使得单位时间内，PEG 相对分子质量越
一方面醚键与水分子发生氢键作用使得亲水性增 大，反应速率越快 。且在固化 3 s 时，基本成膜，固
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强，乳液粒径减小；另一方面 PEG 相对分子质量增大 化30 s后，固化基本完成（如图7）。
后，链长增加，导致水合膜逐渐增厚以及颗粒水膨胀
性能等因素反而会使粒径增大。当后者因素部分削
弱前者作用时，粒径减小程度会比较缓慢甚至略微
3 s
增加。因此，采用 PEG600 改性的水性环氧丙烯酸酯
乳液性能最佳。 30 s
2. 5 光固化动力学分析
PEG-WEA 乳液的双键转化率和转化速率如图 6 图7 固化3 s、30 s的光固化膜
所示。 Fig. 7 UV-curing film cured for 3 s and 30 s

2. 6 热学性能分析

图 8 为未改性和不同相对分子质量 PEG 改性
（s -1 WEA光固化膜的TGA曲线。
双键转化率/% ） 双键转化速率/

质量保持率/%

质量保持率/% 温度/℃

时间/s

图6 PEG-WEA的C=C双键转化率和转化速率
温度/℃

Fig. 6 C=C conversion rate and conversion speed of PEG-
WEA

由图 6可知，双键转化率随 PEG 相对分子质量的 图8 外光固化膜的 TGA 线
增加而增快，一是因为醚键对紫外光吸收具有一定 Fig. 8 TGA curve of UV cured film
的影响，在一定程度上，醚键能提高紫外光的吸收 由图 8可以看出，经 PEG 改性前后光固化膜的热
率，从而有利于紫外光固化反应的进行；二是因为随 分解温度主要分为 2 个阶段：第 1 阶段为聚合物的热
着 PEG 相对分子质量的增加，树脂分子链增长，单体 失质量过程主要集中在 109 ℃，该阶段主要为体系中
链长度的增加影响了双键的扩散，双键扩散率随着 水和小分子的分解 ；第 2 阶段为主要链段的热分
[12]
单体链长度的增加而增加，且光固化体系整体黏度 解，聚合物的热失质量过程主要集中在339~415 ℃，与
小，分子链段流动性高，因此最终双键转化率高。由 主链链段的分解有关。从图 8可以看到，热稳定性顺
图 6 还可知，在固化 50 s 后，PEG1500-WEA C=C 双 序为 WEA>PEG200-WEA>PEG400-WEA>PEG600-
键转化率相比未改性 WEA 而言，提升了 19. 373%，最 WEA>PEG1000-WEA>PEG1500-WEA。这是因为引
终双键转化率为 87. 204%。 入柔性链段后，醚键键能小于碳碳键键能，醚键先开
由 6 可以看出，PEG 相对分子质量越大，反应速 始断裂，随着 PEG 相对分子质量的增加，柔性链段比
率越大，且随着 PEG 相对分子质量的增加，最大转化 例增加，热稳定性略有下降。

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