溶剂型UV固化涂料组分.doc

溶剂型UV固化涂料组分选择适宜的uV固化丙烯酸脂低聚物(基料)、活性稀释 剂、光引发剂、助剂和颜填料品种，并合理地确定各基元组分 间配比，是设计uV固化涂料的技术关键。6 ?3 X9 L. v# W& |( q41基料品种确定5 ! U2 K; v4 e通常，采用环氧丙烯酸酯低聚物(ERA)和聚氨酯丙烯酸 酯低聚物(PUA)作为油性uV固化涂料的基料。6 h0 C. S% l7 a O+ z6 W 当UV固化涂料要求涂膜具有耐热、耐化学药品和优良的 力学性能时，可以采用改性的丙烯酸酯低聚物、调整活性稀释 剂品种及用鼍、确定合适的固化体系等技术措施。提升uV固0 V- 7 7 A6 z- v* T% D8 t5 a化涂料的耐热性和耐化学药晶性可采用如下基料。/ w4 9 c3 q$ (1)用酚醛环氧制造乙烯基酯树脂：如陶氏化学的DERA2 d# K6 p- U* s7 y: X. MKANE 470300树脂即是酚醛环氧型乙烯基酯树脂，其热 变形温度为150，同时增加了耐化学药品性。9 |% R$ d: W8 g(2)在乙烯基酯树脂分子中增加双键含量：在制造低聚物, E9 A* Q$ u2 B8 R, 8 时，除采用丙烯酸类单体外，还应加入部分的二元不饱和羧酸, ?/ 5 N5 w2 |$ v N( (如反丁烯二酸等)，如DERAKANE411400树脂的热变形温$ # G: X# f l( I5 Q; W, ?度为118。 总之，uV固化涂料应用范围广，性能要求各异，应根据涂& J% o0 C+ b) C- D8 q: r料应用性能和涂膜服役环境，选用适宜的基料品种。/ + W1 U W# r8 42活性稀释剂- & k/ P, He6 h1 L+ 活性稀释剂可调节涂料黏度，改善施工性能，参与涂料固 化成膜反应，直接影响涂料性能。丙烯酸酯类活性稀释剂有 单官能度活性稀释剂，如丙烯酸一2一乙基己酯(EHA)、丙稀 , A( 1 / j I/ l5 z酸一卢一羟乙酯和丙烯酸一芦一羟丙酯等；双官能度活性稀释 剂，如l，3一丁二醇二丙烯酸酯(BGDA)、1，4一丁二醇二丙烯 酸酯(BUDA)、l，6一己二醇二丙烯酸酯(HDDA)、一缩乙二醇 Y) - T( z5 F9 F! |+ V w二丙烯酸酯(DEGDA)、新戊二醇二丙烯酸酯(NPGDA)、相对 分子质鼙为400的聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)、新戊酯 酸二丙烯酸酯(HPNDA)和二缩三丙二醇二丙烯酸酯(TPG 4 E$ H0 W3 K8 V SG2 wDA)等；多官能度活性稀释剂，如三羟甲基丙烷三丙烯酸酯 (TMtrA)、季戊四醇四丙烯酸酯(PETA)、二聚季戊四醇六丙 烯酸醢(DPHA)等。乙烯基醚类活性稀释剂的主要品种有三 * m! m4 s! n( Q乙二醇二乙烯基醚(DVE一3)、1，4一环己基二甲醇二乙烯基 醚(CHVE)、4一羟丁基乙烯基醚(HBVE)、十二烷基乙烯基醚3 A* w: L- ( b* _! H李桂林：UV固化涂料0 g7 0 D. F5 D. T( _8 , G7 2 X/ 8 J9 o(DDVE)和碳酸丙烯酯烯丙基醚(PEPC)等。TAIC和有机硅 改性活性稀释剂是具有开发应用前景的活性稀释剂品种。( S4 v% F- Y+ t/ X& |+ F5 O(1)TAlC的应用：1，3，5一三烯丙基均三嗪一2，4，6一三 f/ V# U( ( g* c D酮又名三烯丙摹异氰脲酸酯(triallyisocyanurate，TAIC)或三烯 丙基三聚异氰酸酯，是一种含杂环的多官能烯烃单体。4 2 R) 9 k: a+ * d. M1 kTAIC在常温下十分稳定，可长期贮存，是一种低黏度且 耐热性高的多官能度活性稀释剂，但uV固化活性较低。由于 TAlC的加入，使涂膜的硬度提高。. ; E6 w7 j V1 l) r5 E/ UTAlC在uV固化涂料中能提高固化膜的硬度，使固化膜 的热稳定性得到显著提高。虽然固化速率及固化膜对马口铁 的附着力有所下降，但仍是一种可供选择的多功能活性稀 释剂。* o2 . % p; q & J! ! a. |(2)有机硅改性活性稀释剂应用：有机硅改性活性稀释剂 可改善uV固化涂料的流平、消泡等施工性；提高涂膜的耐候 性和耐水性。在表4中UV固化涂料基础配方内分别加入不 / t: T! C3 i3 f同量的有机硅改性活性稀释剂，考察其对uV固化涂料固化速 度、涂膜耐候性和耐水性等影响。; _0 x$ ?, |3 T t* h. z- m表4Uv固化涂料基础配方7 ?) , J# C7 ETable 4Basic formulation of UV curing coatings9 # 1 q7 |1 9 _$ D, b- |8 & ?5 q- u- c* P, e9 s) W6 g* _4 ?_/ S! L* |: N9 xV) a$ z G0 3 U+ % S8 k8 e2 f4 F: _, C2 o: Q$ u. K6 I. L* _4 k* _2 P, y2 * V3 |/ u4 8 _) Q0 E8 o% 4 f/ |把几种有机硅改性涂膜经户外曝晒1年表明，其光泽保 持率明显提高。用于PVC板和竹木地板等的商品uV固化涂 料时，为了适应高速固化的要求，一般加入1左右的三乙醇 ! h4 F9 ?8 M; g- : z胺以提高固化速率，但这种涂膜放置在阳光下晒6 h以上会明 显变黑，用有机硅改性活性稀释剂配制的涂膜没有变黑的现 象。有机硅改性活性稀释剂省去了三乙醇胺，避免了商品涂 膜经过日晒后泛黑的问题。 w$ D! o5 r* J 另外，有机硅改性活性稀释剂使uV同化涂膜的耐水性提 高，只要有05一1O的有机硅，就可以保护完全使uV固 化涂膜疏水。( FC& t2 W% v1 7 d3 x- L试验证明：随着有机硅改性活性稀释剂在uV固化涂料中 用量的增加，涂料的流平性随之改善、消泡效果随之提升、涂 膜表面张力随之降低。当涂膜含有机硅为213时，其表面 张力比未加有机硅涂膜低2 / e! Z- B - 9 p% T0 ?7 kVmNm。在设计UV固化涂料配方 时，采用以SiC键连接方式的有机硅改性活性稀释剂提供了 产品创新、值得探寻的途径。* X$ i0 y 8 V% s& p43光引发剂& V7 h$ O& K$ 1 P- J8 正确选择光引发剂体系，克服和减轻氧阻聚作用，提升固 化速度是设计uV固化涂料配方的霞要环节。在基本涂料配 方的成膜物确定后，影响uV固化涂料固化速度与效果的主要 3 ! T7 g/ Mg3 C( ( p7 R因素是光固化的引发剂体系，包括光引发剂种类、用量、光增 敏剂的配伍等匹配技术。讨论光引发剂影响示例时，所采用 UV固化涂料基础配方见表5。: F ( Q% c! h$ b0 W表5UV固化涂料基础配方8 a0 T U. b0 NTable 2Basic formulation of UV cuing coatings2 g. Z! t) x3 _: u, P2 D6 % k. / 8 hu4 Y0 t1 w S# lQ8 o$ J/ F% e& a+ q; p2 h! F2 p; _/ k% R* q$ p/ G% X4 f* z; ) z6 . 2 k1 6 S V3 y3 t+ X注：丙烯酸酯低聚物由60的聚氨酯丙烯酸酯和40环氧丙烯酸酯 组成。3 % d3 Q) 1 R, I采用的光引发剂有Irgacure651、Irgacure 184、二苯甲酮； 有机胺有三乙胺、三乙醇胺、二甲基苯胺和活性胺单体 A300等。Z% k/ I+ V; |7 g0 Z由实验可知：使用Irgacure 651和Irgacure184引发剂的 uV固化涂料的固化速度相近，后者略大于前者；二苯甲酮最 差。当光引发剂Irgacure 651与Irgacure ) d6 | y3 Y+ P- D* M! 184配伍作用时，不产 生协同效应，其固化效果与单独使用相当；而它们与3的二 苯甲酮配伍使用时，提高固化速度效果较为明显。这是由于 Irgacure 651和Irgacure ; K; sI% d- r 184的有效吸收波长都在365 nm左 右，而二苯甲酮的最大吸收波长为254 nm左右。当其相互配 伍使用时，是同时有效利用了254 rim和365nm的紫外线能 / O C1 k1 u; n: z量，相当于提高了紫外线辐照剂量，所以不同特征吸收波长的 光引发剂合理配合使用能提高固化速率。: H7 V1 4 I9 V2 x( Y* V实验还可发现：增加光引发剂用量，可缩短固化时间，但 光引发剂用量超过45以后，再增加光引发剂用量不仅 对缩短固化时间效果甚小，反而使涂膜性能变坏。5 s- 7 T2 o0 g* ) Z6 j设计uV固化涂料配方时，可供选用的光引发剂品种除自由 基引发剂外，还有阳离子光引发剂(碘翰盐、硫豁盐和芳茂铁盐)、 芳香重氮盐、有机铝配合物一硅烷体系和混杂固化剂体系等。- / h6 W+ j- x9 N, v6 I( 44助剂4 c5 8 Z5 a- c* b3 ?3 v7 X! x在设计uV固化涂料配方时，选用适当的促进剂、偶联剂、 消光剂、流变剂和消泡剂等特效助剂是必要的。通常，在以环 氧丙烯酸酯、TPGDA、邻苯二甲酸一缩二乙二醇二丙烯酸酯 , P/ y% J A! (PDDA)和安息香双甲醚组成的uV固化体系中，需加入1的 促进剂、2的偶联剂(KH一570)、适量的流变剂(BYK一300)和 $ ) b0 , C0 - w4 c消泡剂(5400PII)。如在涂料中加入KH一570后，可明显增加 涂膜与玻璃基材之间的附着力，同时增加涂膜的硬度。1 A. Y; 8 ; r% , q( 3 P另外，除选用低黏度的聚醚型聚氨酯丙烯酸酯、PDDA、己 二醇二丙烯酸酯、光引发剂外，还加入钛酸酯偶联剂，提升涂 料施工性、降低涂料黏度。/ 5 R: m* J9 l& X随着uV固化涂料不断拓展应用领域，根据被涂物件的使 用要求，可供选用的助剂还有热阻聚剂、增感剂、着色剂，填充 剂、稳定剂等。% ) ) I# o8 J$ x ; j T$ n8 h45颜填料1 q f1 R! v$ f2 p, p为配制uV固化色漆，可选用在近紫外和蓝光区有强吸收 的光引发剂(如2一氯代硫杂蒽酮，CTX)。对于涂膜较厚的色 漆，可选用酰基氧化膦类光引发剂，它在近紫外有吸收，但消 5 d)