含硅光引发剂调控梯度聚合物材料微观结构与表面性能的研究

Based on unique performance of organic silicon compounds and in view of the preparation of gradient polymer, which is a frontier scientific problem in the field of functional material, this project presents a new way to prepare the molecular weight gradient polymer. The way uses the gradient distribution of the organic silicone photoinitiators concentration in the system and combines with the efficient and green photopolymerization technology. The project aims to study the mechanism controlling the microstructure and performance of gradient polymer through organic silicone photoinitiators in order to provide a theory basis for the new way. The surface enrichment of the organic silicone photoinitiators can effectively reduce oxygen inhibition in the free-radical photopolymerization and lead to secondary polymerization on the surface , leading to improvement of surface property. This research will also provide a new method to improve surface properties. In this work, the effect of photoinitiators structure on its ability to float up, UV-degradation properties, compatibility, microstructure and properties of gradient polymer, reducing oxygen inhibition and surface properties will systemically be researched, and the intrinsic relationship between stricture and properties of photoinitiators and gradient polymer will be expected to obtain. The study has an important application value in the field of gradient polymerization and photopolymerization. Its application would greatly simplify the production process, reduce cost and protect the ecological environment, and provide the theory and technology basis for broadening the application of organic silicone.

本项目依据有机硅化合物独特性能，针对梯度聚合物的制备这一功能材料领域研究最活跃的前沿科学问题, 提出利用有机硅光引发剂浓度在体系中呈梯度分布，并与绿色高效的光聚合技术相结合得到分子量梯度聚合物的新思路。本项目旨在研究有机硅光引发剂调控梯度聚合物微观结构及性能的机制，为利用有机硅光引发剂制备梯度聚合物这一新途径提供理论基础。引发剂表面富集，能有效地降低光聚合中的氧阻聚，并可进行表面二次聚合，改善表面性能，该项研究为降低氧阻聚，改善材料表面性能提供一个新方法。系统研究有机硅光引发剂结构对其上浮能力、光分解性能、相容性，以及对其引发的梯度聚合物微观结构和性能、氧阻聚及表面性能的影响，获得光引发剂和梯度聚合物的结构与性能间的内在联系。该项研究在梯度聚合和光聚合领域都具有重要的应用价值。它的应用将极大简化生产工艺，降低成本和保护生态环境，并为拓宽有机硅应用领域提供理论和技术基础。

本项目依据有机硅化合物独特性能，针对梯度聚合物的制备这一功能材料领域研究最活跃的前沿科学问题, 提出利用有机硅光引发剂浓度在体系中呈梯度分布，并与绿色高效的光聚合技术相结合得到分子量梯度聚合物的新思路。本项目旨在研究有机硅光引发剂调控梯度聚合物微观结构及性能的机制，为利用有机硅光引发剂制备梯度聚合物这一新途径提供理论基础。引发剂表面富集，能有效地降低光聚合中的氧阻聚，改善表面性能，该项研究为降低氧阻聚，改善材料表面性能提供一个新方法。.本项目共合成了16个新型的自由基型和阳离子型两大类有机硅大分子光引发剂（HBP-Si-X，HBP-Si-A/B/C，W-HBP-Si-A/B/C NH2-2959-2，NH2-2959-4，NH2-2959-CC, W-Si-HBP4, W-Si-HHMP2, W-Si-HBP2-HHMP, 1187-Si-A/B/C），利用红外、核磁对其结构进行了表征。利用UV光谱、实时红外（RTIR）、XPS、GPC、SEM和接触角（CA）等手段系统研究有机硅光引发剂结构对其上浮能力、光分解性能、相容性，以及对其引发的梯度聚合物微观结构和性能、氧阻聚及表面性能的影响。发现随有机硅链长的增加，可以明显提升有机硅光引发剂在体系中的自上浮能力，形成更显著的浓度梯度分布，进而引发更显著的梯度聚合，获得分子量梯度聚合物。随有机硅链长的增加，有机硅大分子光引发剂更易表面富集，有效的抑制自由基光聚合中的氧阻聚作用；同时，改变了表面微观形貌，使接触角变大，表面能减小，形成更加疏水的表面。有机硅链的引入并不影响光引发剂发色基团对光的吸收及光降解性能，在紫外光照射下能够有效地引发光聚合。有机硅大分子光引发剂的高分子量也抑制了光解碎片的迁移，是一种环境友好型光引发剂。该项研究成果在梯度聚合和光聚合领域都具有重要的应用价值。它的应用将极大简化梯度聚合物制备的生产工艺，降低成本和保护生态环境，并为拓宽有机硅应用领域提供了理论和技术基础。.另外，在本项目基础上，还做了含有机硅的纳米凝胶拓展方向的预研究，发现有机硅改性的纳米凝胶也具有自上浮性能，在光固化体系中能自发形成浓度梯度，这一特性在制备组成呈梯度变化的梯度材料及降低自由基光聚合中体积收缩方面将有重要应用价值，也弥补了利用有机硅光引发剂只能制备分子量呈梯度分布的梯度聚合物的局限。