紫外光固化高性能纤维素酯涂层的研究
摘要：通过对醋酸丁酸纤维素（CAB）进行酸酐接枝改性，合成了可紫外光固化的改性纤维素酯树脂。讨论了活性稀释剂、光引发剂的选用对改性后醋酸丁酸纤维素性能的影响，并研究了不同材质表面的涂膜性能。改性的醋酸丁酸纤维素涂层在耐溶剂性、耐划伤性方面得到显著提高，其硬度可达4H,光泽（60°）为130,耐 擦拭400次以上。
关键词：醋酸丁酸纤维素；酸酐；UV固化；耐溶剂性；耐划伤性
0引言
醋酸丁酸纤维素（CAB）是纤维素与醋酸、丁酸共同酯化而成的链状热塑性高分子化合物。在涂料工业中，它是一种最常用的纤维素有机酸酯。由于丁酸的改性，其漆膜耐水性、柔韧性和耐候性较纤维素有很大的提高。由于其与许多树脂、添加剂的相容性好，成膜透明度高，因此既可用来作为树脂改性，又可作为涂料助剂，同时还可单独作为成膜树脂用于涂料体系，在如金属底漆、汽车修补漆、木器清漆、玻璃用涂料以及飞机蒙皮涂料等高装饰性和保护性涂料中发挥着重要的作用[1]。然而，CAB的涂层较软，耐擦伤性能差，防护性能不理想。更重要的是，纤维素酯的成膜有大量溶剂挥发，这对环境保护而言是不可取的。因此，对纤维素酯的合理改性以及如何环保地加以应用，是值得研究的重要课题。紫外光（UV）固化涂料技术是一项环保、节能的技术。UV固化涂料含挥发组分较少，污染小，符合“4E”原则[2]。本研究尝试在醋酸丁酸纤维素的部分羟基上通过化学方法接枝引入马来酸酐，引入能够进行交联固化的基团，进而在UV光固化及引发剂下形成一种100%固含量的耐擦伤、耐溶剂理想的坚硬表面涂层。通过大量实验发现，改性后的纤维素酯既保持了原醋酸丁酸纤维素涂层高光泽的优点，同时提高了涂层的硬度和耐溶剂、耐划伤性能，更突出的是使用活性稀释剂免去了溶剂排放问题。
1实验部分
1.1实验原料
醋酸丁酸纤维素：美国伊斯曼公司产品；马来酸酐：工业品；溶剂：分析纯，广东光华化学厂有限公司； 丙烯酸甲酯（MMA）：分析纯，天津市耀华化学试剂有限公司；丙烯酸丁酯（BA）：分析纯，天津科密欧化学试剂厂；乙酸乙酯（EA）：化学纯，广东光华化学厂有限公司；丙烯酸羟乙酯（HEA）、1,6-己二醇二丙烯酸酯（HDDA）、三羟基甲基丙烷三丙烯酸酯（TMP2TA）：均为工业品；聚乙二醇二丙烯酸酯（SR610）：沙多玛；光引发剂：Darocur（1173）、Irgacure（184）、二苯甲酮：均为工业品。
1.2仪器与设备
三口烧瓶、强力电动搅拌机、电热恒温水浴锅、温度计、鼓风干燥箱、DELTA型紫外光固化机、WQF-410型红外光谱仪、BGD-512型光泽仪（60°）。
1.3实验步骤
1.3.1纤维素酯-马来酸酐的制备
在装有搅拌器和温度计的三口烧瓶中加入一定量的溶剂和醋酸丁酸纤维素，慢慢搅拌至溶液澄清透明。置于恒温水浴锅中缓慢升温至65℃左右，加入一定量的马来酸酐，并充分搅拌溶解。待溶液澄清后，加入一定量的催化剂，然后将反应混合物升温至80℃左右。在一定的搅拌速度下反应3～4h。反应完毕后将反应物缓慢冷却到50℃左右，往烧瓶中加入一定质量的水，在一定搅拌速度下搅拌10min,再静置5min。此时烧瓶中慢慢析出白色固体。过滤后收集好，再用大量的水反复洗涤该白色固体，直至水洗后的溶液pH值约为6～7。在50℃下鼓风干燥该固体，直到含水量小于2%。
1.3.2UV光固化纤维素酯涂料的制备
将少量改性纤维素酯溶解于活性单体中，形成具有一定黏度的均一溶液。加入光引发剂均匀分散混合后，涂布于透明洁净的玻璃板上，置于1000W的紫外灯下光固化交联。
1.4性能测试
涂膜硬度：按照国标GB/T6739
