紫外光固化涂料及其纳米改性 南京工业大学

紫外光固化涂料及其纳米改性,1.紫外光固化涂料(UltravioletCuringCoatings)的介绍2.纳米技术改性紫外光固化涂料,紫外光固化涂料(UVCC)的国内外现状,国外1968年Bayer研发了第一代UVCC木器涂料，全球年增长率保持1015。欧、美、日三地UVCC产量占全球UVCC市场95的份额。全球涂料市场，UVCC占其它涂料产品份额为15，预计到2015年达到30。,国内我国于70年代开始研发UVCC；80年代，发展缓慢；90年代，得到快速的发展；目前UVCC的产量年增长率为4060,是全球发展最快的地区。,UVCC的特点,Efficiency(高效)EnergySaving(节能)Enabling(适应性广)Economy(经济)EnvironmentalFriendly(环境友好)符合“5E”原则，符合21世纪环保绿色涂料新标准。,UVCC的主要组分,光引发剂(35%)预聚物(4060%)活性稀释剂(4060%)助剂(0.21%),UVCC的应用,1.UV木器涂料UV腻子漆、UV底漆、UV面漆。2.UV纸张涂料书刊封面、明信片、广告宣传纸、商品外包装纸盒、纸币表面等。3.UV塑料涂料汽车部件、光盘、信用卡等塑料基材。,4.UV金属涂料适用于钢材防锈、金属标牌装饰、彩涂钢板、易拉罐加工、铝合金门窗保护等。5.UV光纤涂料6.皮革用UV涂料7.UV光盘保护涂料8.汽车工业用UV涂料,UVCC的发展方向,优点：(1)以水为稀释剂、不燃烧、设备易清洗(2)无毒性、刺激性、无VOC排放(3)可得到极薄的涂层，降低成本缺点：(1)光泽度低、耐洗涤性差(2)固化前需预干燥等,1.UV水溶性涂料,2.UV粉末涂料优点：(1)无需稀释剂(2)涂膜收缩率低，与基材附着力高(3)可形成优良的厚涂层(125m)(4)喷涂溅落的粉体可回收利用UV粉末涂料比UV液体涂料更具技术、经济、环保优势，真正的“5E”涂料。,纳米技术改性UV涂料,纳米技术在涂料中应用可获得特殊的功能涂料。(1)抗菌涂料(2)抗紫外线涂料(3)抗辐射涂料(4)抗静电涂料(5)红外线吸收涂料(6)隐身涂料等,纳米SiO2改性紫外光固化涂料目的：提高涂料的硬度、耐磨性、抗紫外线的性能等。改性方法：(1)填充法(2)原位杂化法,直接填充纳米SiO2存在问题：(1)有机相无机相之间相溶性差(2)难分散，易团聚(3)稳定性差解决方法：对纳米SiO2进行表面有机化改性,纳米SiO2表面改性得依据：图1纳米SiO2的表面状态,表面改性的方法：(1)醇酸酯化法(2)表面活性剂改性法(3)偶联剂改性法(4)共聚接枝改性,偶联剂(KH-570)改性法：,共聚接枝改性法：,改性方法的优缺点：1.改善了纳米粒子与UV涂料体系的相溶性2.改善了共聚接枝改性的纳米SiO2在涂料中的稳定性3.在涂料中的粒径较大4.涂膜光泽较差,添加表面共聚接枝改性的纳米SiO2，UV涂料的性能：(1)UV涂料的硬度由23H提升到56H(2)耐磨性由9.6mg提升到2.3mg(500g/500r)(3)纳米粒子的稳定性达到60d以上(4)附着力100(划格法),溶胶凝胶原位杂化改性,改型后UV涂料的性质：,(1)UV涂料的硬度由23H提升到6H(2)耐磨性由9.6mg提升到1.7mg(500g/500r)(3)纳米粒子的稳定性达到90d以上(4)附着力100(划格法),特点：1.纳米粒子无需表面改性即可实现在涂料体系中均匀分散2.改性后的UV涂膜质量高于填充法3.反应条件简单，成本较低,谢谢！,1.消泡剂具有铺展、渗透性，降低气泡膜的表面张力2.流平剂提高涂料的流动性，克服涂膜的缩空、针孔、橘皮、流挂等弊病3.润湿、分散剂用来提高颜料在涂料中的悬浮稳定性,光引发剂目前常用的：1.自由基型2.阳离子型今后的发展方向：1.可见光型2.水溶性型3.高分子型,预聚物特点：1.主要的成膜物质2.分子量大，粘度高3.对涂膜性质起决定作用,预聚物1.不饱和聚酯主要由二元酸及其酸酐与二元醇缩聚制得。,2.环氧丙烯酸酯,3.聚氨酯丙烯酸酯产品的合成是利用了异氰酸酯中的异氰酸根(-NCO)与长链二醇和丙烯酸羟基酯中的羟基(-OH)反应，形成NHCOO(氨基甲酸酯)而制得。4.聚酯丙烯酸酯由多元醇与丙烯酸酯制得。5.聚醚丙烯酸酯主要是聚乙二醇、聚丙二醇的丙烯酸酯。,今后发展的方向：6.有机硅预聚物7.有机氟预聚物8.低粘度预聚物9.水溶性预聚物,活性稀释剂活性稀释剂的作用，调节UVCC的粘度，同时参与成膜。选择原则：(1)粘度低、稀释能力强、易溶于UVCC(2)挥发性、气味、毒性均要小(3)活性大、官能度适中、聚合收缩率小,现有稀释剂种类：1.单官能度苯乙烯、乙酸乙烯酯、N乙烯基吡咯烷酮、单官能度丙烯酸酯等。2.二官能团代表产品：TPGDA(三缩丙二醇二丙烯酸酯)、HDDA(己二醇二丙烯酸酯)、NPGDA(戊二醇二丙烯酸酯)等。3.三官能团代表产品：TMPTA(三羟甲基丙烷三丙烯酸酯)、PETA(季戊四醇三丙烯酸酯),活性稀释剂的发展方向：(1)烷氧基化乙氧基化(CH2CH2O)、丙氧基化(CH2CH2CH2O)(2)烯基醚化乙烯基醚化(CH2CHO)、丙烯基醚化(CH2CHCH2O)特点：粘度低、稀释能力强、活性高、毒性低,光引发剂的引发UVCC固化机理：,1.裂解型自由基光引发剂（PI1）机理：(1)苯偶姻及其衍生物,(2)苯偶酰及其衍生物(3)苯乙酮及其衍生物,2.提氢型自由基光引发剂（PI2）机理：,(1)二苯甲酮及其衍生物(2)硫杂蒽酮及其衍生物,阳离子光引发剂的机理：吸收紫外光后，发生光解产生超强质子酸，从而引发阳离子预聚物和活性稀释剂阳离子聚合。(1)芳基重氮盐：,(2)二芳基碘鎓盐(3)三芳基硫鎓盐,(4)芳基茂铁盐其中产生强质子酸的阴离子有：SbF6，AsF6，PF6，BF4,1.可见光引发剂UVCC光引发剂一般对波长在300400nm的紫外光敏感,可见光引发剂对500nm以上的可见光