丙烯酸酯是丙烯酸及其同系物的酯类的总称,一般用CH2CHCOOR来表示其通式,其中R为不同的烃基,可以是甲基、乙基、丁基等各种烷基,也可以是含有其他官能团的有机基团。不同的R基团会导致丙烯酸酯的物理化学性质和应用性能有所差异。丙烯酸酯交联反应机理主要有以下几种:
一、自由基引发交联反应机理:
1. 引发阶段:通常由过氧化物或偶氮化合物等引发剂引发。在加热或光照等条件下,引发剂分解产生自由基。以过氧化二异丙苯为例,它会均裂产生两个异丙苯自由基。
2. 增长阶段:产生的自由基进攻丙烯酸酯分子中的碳碳双键,使其打开并形成新的自由基。新的自由基继续与其他丙烯酸酯分子的碳碳双键发生加成反应,形成链自由基,使反应不断进行下去。
3. 交联阶段:不同的链自由基之间或链自由基与引发剂碎片等之间发生偶合或歧化反应,使聚合物链之间形成共价键连接,从而实现交联,形成三维网络结构。
二、官能团反应交联机理:
1. 自交联型反应:以含有特定官能团的丙烯酸酯单体如N-羟甲基丙烯酰胺(NMA)为例。在加热条件下,NMA中的羟甲基基团(-CH2OH)与聚合物链上的羧基或羟基发生脱水缩合反应,形成醚键或酯键,从而将不同的聚合物链连接起来,实现交联。
2. 外加交联剂型反应:常见的外加交联剂有多异氰酸酯、三聚氰胺甲醛树脂、多元胺等。多异氰酸酯可与丙烯酸酯乳液中的羟基或胺基反应,形成氨基甲酸酯(-NH-COO-)键;三聚氰胺甲醛树脂与羟基反应形成醚键;多元胺则与羧基或环氧基反应,形成酰胺或羟基,以此实现交联。
三、光引发交联反应机理:在光固化体系中,光敏性树脂包含大量的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯等含双键的化合物。
1. 光激发阶段:当暴露于特定波长的光(如紫外光)时,光引发剂吸收光能,从基态跃迁到激发态。
2. 自由基产生阶段:处于激发态的光引发剂发生裂解等反应,产生自由基。
3. 交联反应阶段:产生的自由基引发丙烯酸酯分子中的双键打开,形成活性自由基,这些自由基之间相互反应,使双键不断打开并连接,最终形成三维交联网络结构。