CN108841316B - 一种紫外光固化铽键合高分子材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种紫外光固化铽键合高分子材料的制备方法，配方由质量比为1～5％的稀土不饱和脂肪酸配合物、60％～80％的成膜低聚物、10～30％的活性稀释剂、1～6％的光引发剂以及适量助剂组成，制备出一种力学性能优良且可发出荧光的稀土高分子光固化材料。本发明的优点是：1.稀土配合物含有碳碳双键可与主体树脂发生交联聚合反应，具有良好的相容性。2.稀土铽键合高分子材料具有优良的荧光特性可发射绿色荧光，激发峰波长范围较宽，在300～400nm的近紫外区域。3.制备的紫外光固化涂料具有固化时间短，涂膜综合性能良好，环境友好，成本低等特点。

Description

一种紫外光固化铽键合高分子材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种可聚合稀土配合物的制备方法，尤其涉及一种紫外光固化铽键合高分子材料的制备方法。
技术背景
稀土元素共有17种，包括全部镧系元素以及同属第ⅢB族的钪和钇，由于稀土元素具有独特的外层电子结构，而内层4f电子能级相近的电子层构型，决定了稀土元素有多样的电子层排布和丰富的电子能级，其稀土化合物表现出许多独特的物理和化学性质，因而广泛应用在光、电、磁领域，被誉为“新材料的宝库”。
紫外光(UV)固化是指在紫外光的作用下，液态的低聚物(包括单体)经过交联聚合而形成固态产物的过程。UV固化技术具有固化速度快、少污染、节能、固化产物性能优异等优点，是一种环境友好的绿色技术。
不饱和脂肪酸中具有可供反应或修饰的碳碳双键，可赋予配合物以反应活性。将稀土铽与不饱和酸进行配位，然后引入到紫外光固化高分子材料中，不仅可使材料获得稀土元素的光电磁特性，而且可解决稀土在高分子基质中相容性问题，这将极大的扩展UV复合材料的应用范围，同时对于工业生产具有重要的指导意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种紫外光固化铽键合高分子材料的制备方法，稀土配合物与脂肪族聚氨酯丙烯酸酯等低聚物发生了聚合反应，两者可以相容且能发出特殊荧光。
本发明是这样来实现的，配方由质量比为1～5％的稀土蓖麻油酸配合物、60～80％的三官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、10～30％的活性稀释剂、1～6％的光引发剂以及适量助剂，合成出综合性能优良的稀土铽高分子材料。
其特征工艺为：
(1)稀土改性不饱和脂肪酸配合物的制备：将氧化铽和蓖麻油酸(RA)按摩尔比为1:6进行称量。首先将0.5mmolTb4O7加入到过量的浓硝酸和10％的H2O2混合溶液中，加入少量的去离子水，加热溶解至澄清透明，继续加热除去过量的酸至出现白色固体即为Tb(NO3)3·6H2O。待冷却后加入无水乙醇，配制成硝酸铽无水乙醇溶液。然后在装有温度计、冷凝管、滴液漏斗的三口烧瓶中加入配体蓖麻油酸和50ml无水乙醇，将配制好的硝酸铽乙醇溶液缓慢地滴加到三口烧瓶中，用饱和氢氧化钠溶液调节pH到6～7有大量沉淀析出，滴加完毕后将温度升高到55～80℃反应2～3h，静置过夜使沉淀完全析出。将粗产物进行过滤，并且用无水乙醇、去离子水洗涤多次，置于真空干燥箱内60℃干燥8h，得到灰白色粉末；
(2)光固化高分子材料的制备：取1～5％的稀土蓖麻油酸配合物、60～80％的三官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、10～30％的活性稀释剂、1～6％的光引发剂以及适量助剂混合搅拌均匀，涂抹于玻璃片、金属片或ABS基材，在400w的紫外灯下进行光固化。
本发明所述稀土配合物的分子式为Tb2(RA)3·H2O，其原料氧化铽与蓖麻油酸的摩尔比为1:6。
本发明的稀土配合物含有可聚合的碳碳双键，其与脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、活性稀释剂在紫外光照射下发生交联聚合反应。
本发明由于稀土配合物的加入，光固化涂膜具有荧光特性，发射出稀土铽的特征峰，其最大发射峰为547nm，最大激发波长为371nm，可发出绿光。
本发明由于稀土配合物的加入，光固化速度快，固化时间大大缩短。
本发明由于稀土配合物的加入，制得的稀土铽复合高分子材料的热稳定性能得到提高。
本发明由于稀土配合物的加入，制得的稀土铽复合高分子材料的硬度、柔韧性等得到加强。
本发明采用的固化方法：采用功率为400-800w功率的紫外固化灯，在无氮气氛围下紫外灯照射0～60s得到稀土高分子涂层。
本发明的优点：
1.稀土配合物含有双键可与主体树脂发生交联聚合反应，具有良好的相容性。
2.稀土铽键合高分子材料具有优良的荧光特性可发射绿色荧光，激发峰波长范围较宽，在300～400nm的近紫外区域。
3.制备的紫外光固化涂料具有固化时间短，涂膜综合性能良好，环境友好等特点。
4.合成方法简单，易于操作，成本低，适合工业化生产。
附图说明
图1为稀土铽蓖麻油酸配合物的荧光光谱图。
具体实施方式
实施例1:
将氧化铽和蓖麻油酸按摩尔比为1:6进行称量。首先将0.5mmolTb4O7加入到过量的浓硝酸和10％的H2O2混合溶液中，加入少量的去离子水，加热溶解至澄清透明，继续加热除去过量的酸至出现白色固体即为Tb(NO3)3·6H2O。待冷却后加入无水乙醇，配制成硝酸铽无水乙醇溶液。然后在装有温度计、冷凝管、滴液漏斗的三口烧瓶中加入配体蓖麻油酸和50ml无水乙醇，将配制好的硝酸铽乙醇溶液缓慢地滴加到三口烧瓶中，用饱和氢氧化钠溶液调节pH到6～7有大量沉淀析出，滴加完毕后将温度升高到65℃反应2.5h，静置过夜使沉淀完全析出。将粗产物进行过滤，并且用无水乙醇、去离子水洗涤多次，置于真空干燥箱内60℃干燥8h，得到灰白色粉末。
光固化高分子材料的制备即稀土高分子涂层的制备：
稀土蓖麻油酸配合物1％，三官能度聚氨酯丙烯酸酯70％，活性稀释剂(三羟甲基丙烷三丙烯酸酯)25％，光引发剂1173(2-羟基-2-甲基苯丙酮)4％，按比例将稀土配合物、聚氨酯丙烯酸酯、活性稀释剂、光引发剂等混合均匀，制成稀土高分子光固化涂料。
涂料可涂抹在玻璃基材上，在无氮气的氛围下采用400w的紫外灯直接照射光固化成膜，固化时间为34s，涂层厚度小于1.2mm，涂膜的铅笔硬度为6H，附着力为5级，耐水、耐酸、耐碱性测试均通过，漆膜无脱落和破损情况，具有优良的力学性能和耐候性，具有荧光特性，可发射出稀土铽的特发射峰，发出绿光。
实施例2：
将氧化铽和蓖麻油酸按摩尔比为1:6进行称量。首先将0.5mmolTb4O7加入到过量的浓硝酸和10％的H2O2混合溶液中，加入少量的去离子水，加热溶解至澄清透明，继续加热除去过量的酸至出现白色固体即为Tb(NO3)3·6H2O。待冷却后加入无水乙醇，配制成硝酸铽无水乙醇溶液。然后在装有温度计、冷凝管、滴液漏斗的三口烧瓶中加入配体蓖麻油酸和50ml无水乙醇，将配制好的硝酸铽乙醇溶液缓慢地滴加到三口烧瓶中，用饱和氢氧化钠溶液调节pH到6～7有大量沉淀析出，滴加完毕后将温度升高到65℃反应2.5h，静置过夜使沉淀完全析出。将粗产物进行过滤，并且用无水乙醇、去离子水洗涤多次，置于真空干燥箱内60℃干燥8h，得到灰白色粉末。
光固化高分子材料的制备即稀土高分子涂层的制备：
稀土蓖麻油酸配合物1.5％，三官能度聚氨酯丙烯酸酯65％，活性稀释剂(三羟甲基丙烷三丙烯酸酯)30％，光引发剂1173(2-羟基-2-甲基苯丙酮)5％，按比例将稀土配合物、聚氨酯丙烯酸酯、活性稀释剂、光引发剂等混合均匀，制成稀土高分子光固化涂料。
涂料可涂抹在玻璃基材上，在无氮气的氛围下采用400w的紫外灯直接照射光固化成膜，固化时间为38s，涂层厚度小于1.2mm，涂膜的铅笔硬度为6H，附着力为5级，耐水、耐酸、耐碱性测试均通过，漆膜无脱落和破损情况，具有优良的力学性能和耐候性，具有荧光特性，可发射出稀土铽的特发射峰，发出绿光。

Claims (1)

1.一种紫外光固化铽键合高分子材料的制备方法，包括稀土蓖麻油酸配合物的制备和光固化高分子材料的制备两部分；
其特征工艺为：
（1）稀土蓖麻油酸配合物的制备：将氧化铽和蓖麻油酸按摩尔比为1:6进行称量；首先将0.5mmolTb4O7加入到过量的浓硝酸和10%的H2O2混合溶液中，加入少量的去离子水，加热溶解至澄清透明，继续加热除去过量的酸至出现白色固体即为Tb(NO3)3∙6H2O；待冷却后加入无水乙醇，配制成硝酸铽无水乙醇溶液；然后在装有温度计、冷凝管、滴液漏斗的三口烧瓶中加入配体蓖麻油酸和50mL无水乙醇，将配制好的硝酸铽乙醇溶液缓慢地滴加到三口烧瓶中，用饱和氢氧化钠溶液调节pH到6~7有大量沉淀析出，滴加完毕后将温度升高到55～80℃反应2～3h，静置过夜使沉淀完全析出；将粗产物进行过滤，并且用无水乙醇、去离子水洗涤多次，置于真空干燥箱内60℃干燥8h，得到灰白色粉末；
（2）光固化高分子材料的制备: 取1～5%的上述稀土蓖麻油酸配合物、60～80%的三官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、10～30%的活性稀释剂、1～6%的光引发剂以及适量助剂混合搅拌均匀，涂抹于玻璃片、金属片、ABS基材，在400W的紫外灯下进行光固化。
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