UV固化涂料方面的资料,最好是耐磨漆方面的,越详细越好。
UV固化:这里“UV”是紫外线的英文缩写,固化是指物质从低分子转变为高分子的过程。UV固化一般是指需要用紫外线固化的涂料(油漆)、胶粘剂(胶水)或其它灌封密封剂的固化条件或要求,其区别于加温固化、胶联剂(固化剂)固化、自然固化等。
UV固化是通过一种单体/低聚物的混合物的快速聚合而获得一种也可交联的涂膜的一种技术。UV体系的这种快速聚合是用光引发剂和高性能的灯来实现的。UV固化技术所采用的树脂体系(表1)涉及到一种基本低聚物、实质上它是一种低分子量(约2500 )的预聚物,常用的有氨基甲酸酯丙烯酸酯,环氧丙烯酸酯,聚酯丙烯酸酯或聚醚丙烯酸酯,虽然像乙烯基醚那些不含丙烯酸酯的低聚物之类,也正被逐渐彩。低聚物的粘度较高,为便于施工和提高交联固化速度,需要加入单体作为活性稀释剂来调整树脂的流变性。活性稀释剂的结构对最终涂膜的性能如流动性,滑爽性,润湿性,溶胀性,收缩性,附着力以及涂膜内部的迁移性是有重要影响的。活性稀释剂可以是单官能度的,也可以是多官能度的,后者较好,因为它可以使固化时的交联度提高。对活性稀释剂的性能要求有、稀释能力、溶解性、气味、降低介质粘度的能力、挥发性、官能度、表面张力,聚合时的收缩性,均聚物的玻璃化温度(Tg),对整个固化速度的影响力 和毒性。所采用的单体应该对皮肤刺激性并经Draize测定其值不超过3级的单体。用作活性稀释剂的典型单体是三丙二醇二丙烯醚酯(TPGDA)品种(1)���
三丙二醇�(1)二丙烯酰酯(TPGDA)��
表一-UV固化涂料的典型配方
组分 %
低聚物 40-50
单体 40-50
光引发剂/光敏剂 1-10
表面活性剂,助剂 0.5-1.0
颜料(如果需要,其用量控制在以得到满意的遮盖为准)
在UV固化的化学机理方面快速聚合反应用实际上是在合适的光引发剂和/或光敏剂以及高性能的灯光条件下产生游离基反应而实现的。能产生游离基的和产生阳离子中间体的光引发剂都是可以使用的。但在现今工业上经常彩前一种(即能够产生游离基的光引发剂)。游离基的光生作用可以由两种方法获得。第一种方法是通过光激分子的裂解而产生一游离基对(方程式),这是一种分子内部的过程。方程式1中的样品是Ciba Geigy的Irgacure 651,化学名称是2,2-二甲氧基-2苯基苯乙酮。
产生游离基的第二种方法是发生在激发的光敏剂和氢给予分子之间的夺氢反应。用于此法的典型体系是胺类和二苯甲酮的混合物,其中三乙胺、二苯甲酮是最经济实用的一种。胺二苯甲酮系统是非常经济和最常用的,其副作用如发黄不是问题。不足之处是该法所用的光引发剂是过量的,这是达到快速固化所需要的,在固化完成之牾没有反应的光引发剂就残留在固化膜中。
在UV体系的引发技术方面,最近研究的是阳离子光引发剂的使用。三芳基硫盐是这类光引发剂的典型例子,如方程式2,3和4所示。在这个阳离子系统中,活化过程类似于游离基聚合过程,即:光吸收,增感作用,引发,传递和最后的链终止。阳离子体系的一个优点是反应不会受到氧的抑制,而传统的游离基引发剂却会受到氧的抑制作用。但是,阳离子引发剂却对亲核性的杂质诸如水很敏感,这类杂质会中和阳离子使链增长发生终上。阳离子引发剂在价格上相对较贵,因此目前也不常用
涂料固化的机理有:空气氧化固化、溶剂挥发固化、热反应或化学反应固化、辐射(分子聚变)固化、熔融固化和红外催化热反应固化六种。
涂料固化的六种机理:
1.空气氧化固化。
空气氧化固化,就是利用空气中的氧来使涂料干燥成膜,空气中的氧与涂料发生交联反应形成干燥涂膜。
2.溶剂挥发固化。
溶剂挥发固化,就是溶剂通过涂层表面挥发,留下涂料的固体物并被附着在被涂物表面上,形成干燥的固体涂膜。
3.热反应或化学反应固化。
此类涂料在加热或在催化剂(包括同化剂)的作用下产生化学交联反应,涂料中的各种成
膜物组分相互融合,交联形成立体网状结构的涂膜.这类涂料固化后就不会再被溶剂溶解或受热软化,其物理和化学性能较溶剂挥发型涂料为好。
4.辐射固化。
辐射固化涂料是指紫外光固化和电子速固化两种类型。
5.熔融固化。
熔融固化的涂料一般是指固体粉末类型的涂料产品。
6.红外催化热反应固化。
红外催化热反应固化,就是利用涂料自身吸收红外能量转变为热能使涂膜固化的一种。
不饱和聚酯树脂的光固化;光谱中能量最高的紫外光产生的活化能,能够使不饱和聚酯树脂的C—C键断裂,产生自由基从而使树脂固化。当不饱和聚酯树脂中加入光敏剂后,用紫外线或可见光作能源引发,能使树脂很快发生交联反应。
光固化技术是—项节能和清洁环保型技术,它节约能源——能耗仅为传统汞灯的十分之一,且不含溶剂、对生态环境有保护作用,不会向大气排放毒气和二氧化碳,故被誉为“绿色技术”。光固化技术(UV)是通过一定波长的紫外光照射,使液态的环氧丙烯酸树脂高速聚合而成固态的一种光加工工艺,光固化反应本质上是光引发的聚合、交联反应。光固化涂料是光固化技术在工业上大规模成功应用的最早范例,也是目前光固化产业领域产销量最大的产品,规模远大于光固化油墨和光固化胶粘剂,而环氧丙烯酸是主要的光固化涂料。
特点
光固化技术被归纳为具有“5E”特点:
高效(Efficient),
适应性广(Enabling),
经济(Economical),
节能(Energy Saving)
环保(Environmental Friendly)
主要是环保和快速,其应用基本上是围绕这两个特点而展开的。
1.空气氧化固化
空气氧化固化,就是利用空气中的氧来使涂料干燥成膜,空气中的氧与涂料发生交联反应形成干燥涂膜.高黏度的干性油会发生这种交联反应,但这种反应速度十分缓慢,有时可长达几个星期才能达到完全固化.这类涂料有油基漆、酯胶漆等.
2.溶剂挥发固化
溶剂挥发固化,就是溶剂通过涂层表面挥发,留下涂料的固体物并被附着在被涂物表面上,形成干燥的固体涂膜.溶剂挥发固化的涂料品种有:硝基漆、过氯乙烯漆、氯化橡胶漆、丙烯酸漆等.溶剂挥发固化的涂膜是能用适当的溶剂重溶的,溶剂挥发固化涂料的这一特点,有利于涂层的修补和翻新工艺的操作.木制品、金属制品和非金属制品的塑料和橡胶制品大量采用这类涂料涂装.
3.热反应或化学反应固化
此类涂料在加热或在催化剂(包括同化剂)的作用下产生化学交联反应,涂料中的各种成
膜物组分相互融合,交联形成立体网状结构的涂膜.这类涂料固化后就不会再被溶剂溶解或受热软化,其物理和化学性能较溶剂挥发型涂料为好.这类涂料如氨基醇酸涂料、氨基丙烯酸涂料、环氧树脂涂料、双组分聚氨酯涂料等.
4.辐射固化
辐射固化涂料是指紫外光固化和电子速固化两种类型.常用的辐射固化涂料是紫外光固
化涂料,紫外光固化用的光波是300~400nm之间的近紫外光.含有光引发剂的湿涂膜在紫外光照射下产生游离基,再由游离基引发不饱和单体或树脂发生聚合反应,在极短时间内(几秒钟至几分钟)即可固化成千燥的涂膜.这类涂料如丙烯酸光固化涂料、聚酯光固化涂料、丙烯酸/环氧光固化涂料等.此类涂料可用在木制品、塑料制品、橡胶制品、金属制品等上.
5.熔融固化
熔融固化的涂料一般是指固体粉末类型的涂料产品.这类产品采用的涂装方式为两种:第一种是先把被涂物加热到指定的温度,然后把固体粉末涂料喷涂或浸涂到被涂物上,再按要求固化成干膜.第二种是在常温下,用静电喷涂法,把固体粉末涂料喷涂到被涂物上,然后按规定温度烘烤固化成膜.环氧粉末涂料、聚酯粉末涂料和道路熔融画线涂料等属这类涂料.AIN化涂料可用于金属制品和马路画线上.
6.红外催化热反应固化
红外催化热反应固化,就是利用涂料自身吸收红外能量转变为热能使涂膜固化的一种
方法.涂料采用红外线固化的最大优点是可防止漆膜表面橘皮和针孔现象的发生,提高涂膜的光泽度.它的固化顺序是从内到外,内层固化时,外层还是液态的,内层涂膜中的溶剂首先蒸发出来,而外层固化完全时,涂膜中已没有溶剂存在,避免了橘皮和针孔现象的发生,提高了涂膜的光泽.