[发明专利]一种运用中空/多孔弹性微球降低光固化涂层体积收缩的方法

说明书

本发明公开了一种弹性中空/多孔微球在涂层中的用途，具体是在涂层中添加弹性中空/多孔微球，制备包含弹性中空/多孔微球的涂层，降低涂层的固化体积收缩率。经线性激光共聚焦法收缩率测试，所述包含弹性中空/多孔微球的涂层的固化体积收缩率降低30％‑65％所述弹性中空/多孔微球为基体树脂和单体质量总和的0.5～2.5wt％。本发明利用改性二氧化硅颗粒作为乳化剂，提高了弹性中空/多孔微球在涂层中的相容性；利用弹性中空/多孔微球降低光固化涂层的体积收缩率，仅添加1.5wt％含量左右的微球，降低固化后材料的体积收缩率，并保持涂层具有优异的综合性能。

技术领域

本发明属于光固化涂层技术领域，具体涉及一种运用中空/多孔弹性微球降低光固化涂层体积收缩的方法。

背景技术

光固化技术具有高效、节能、环保、经济、适用性广等优势，然而限制其应用的最大问题是聚合后会产生较大的体积收缩率。产生这一现象的根本原因是反应前后单体分子间由远程范德华力作用转变为共价键作用，微观上分子间间距的改变导致宏观上体积的变化。一般光固化体系的体积收缩率在5％～15％之间，较大的体积收缩率严重影响材料的成型精度，性能及使用寿命。因此，降低光固化体系体积收缩率至关重要。

现有降低收缩率的方法有：(1)降低反应官能团浓度，如：加入填料，合成带有刚性或柔性链段的新型单体；(2)延长应力松弛时间，如：引入链转移剂；(3)补偿收缩的体积，如：合成膨胀单体或进行杂化聚合。目前常用的方法是向光固化体系中引入填料或链转移剂，但其添加量一般在10％以上，有些时候甚至会在50％以上，虽然体积收缩率有所改善，但材料的综合力学性能却大幅下降，严重影响其运用。

弹性中空/多孔微球由于独特的物理、化学性质，广泛应用在生物、医学、材料等领域。在涂层领域，弹性中空/多孔微球可用于隔绝热量的传递制备隔热涂层；在医学领域,常被用作为药物载体。

发明内容

为了解决上述的问题，保持涂层的力学性能,同时降低固化体积收缩率，本发明制备了一种特殊的弹性中空/多孔微球，利用内部的空腔/多孔结构，有效抵抗聚合产生的内应力，延长聚合应力释放时间；结果显示在较少(少于5wt％)的微球添加量下，能大幅降低光固化树脂的体积收缩率，且固化材料的基本力学性能维持不变或者得到提高。

本发明的一个目的是提供一种弹性中空/多孔微球在涂层中的用途，具体是利用弹性中空/多孔微球降低光固化涂层体积收缩率的方法，相同配方的涂层在添加弹性中空/多孔微球前后，固化体积收缩率大幅降低30-65％。

进一步的，经线性激光共聚焦法收缩率测试，所述包含弹性中空/多孔微球的涂层的固化体积收降低幅度达到60±5％。

进一步的，利用线性共聚焦的原理测定体积收缩率：将3D线扫描激光共聚焦仪与紫外点光源Omicure S2000耦合，取样品滴加在聚丙烯塑料板上，进行实时扫描，最后得到样品体积的变化，体积收缩率△V的计算方法为：

其中，V_END为固化后的体积，V_START为固化前的体积。

为了实现上述目的，本发明的另一个目的是提供一种采用Pickering乳液法制备弹性中空/多孔微球的方法，具体制备方案如下：

(1)首先通过溶胶-凝胶法合成二氧化硅纳米粒子，将2.8mL去离子水与150mL无水乙醇以及9.7mL的氨水置于单口烧瓶中，升温至60℃，开启磁力搅拌，搅拌速率为300rmp。将4mL的TEOS(正硅酸四乙酯)缓慢滴加入上述混合液中，反应6h后得SiO₂分散液。