光敏剂对紫外光固化涂料固化速率的影响

1、光敏剂对紫外光固化涂料固化速率的影响时间:2014-08-08 15:14来源:惠州学院化工系 作者:朱庆英1 引言紫外光（UV）固化技术已广泛用于涂料、油墨、胶黏剂和电子产品等诸多领域。由于采用 该项技术可使固化速率加快、降低施工能耗、减少溶剂排放量、固化产品性能优异，因此， 辐射固化技术及其所获得的各种材料被誉为面向21世纪的绿色工业技术和产品。UV固 化涂料由齐聚物、活性稀释剂、光敏剂和助剂等4部分组成。光敏剂是UV固化涂料的重 要组分，其作用是吸收紫外光后引发化学反应，形成涂膜，光引发剂是决定UV固化涂料 固化程度和固化速率的主要因素。按所生成的活性基的不同，光敏剂可分为自由基型、阳离

2、 子型、自由基-阳离子复合型3 类；常用的有安息香丁醚、二苯甲酮、安息香双甲醚、米氏 酮等。本文主要研究在UV固化涂料配制中光敏剂品种及其用量与固化施工条件的关系， 讨论其对涂料固化速率及涂膜附着力、硬度、耐磨、耐腐蚀等性能的影响。2 试验部分2.1 原料甲苯、醋酸乙酯、丁酮、防白水、环己酮、 1-羟基-环己烷基-苯基酮、 2-羟基-2-甲基-1- 丙基-1-丙酮，工业品，广州市吉彩化工有限公司；脂肪族聚氨酯四丙烯酸酯、脂肪族聚氨 酯六丙烯酸酯、 100%脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、双酚环氧二丙烯 酸酯，工业品，广州瀚东贸易有限公司；流平剂、分散剂、消泡剂，工业品,EFKA公

3、司。 2.2基本配方UV 固化涂料基本配方见表1。表1 UV固化涂料基本配方 HYPERLINK http:/www.tlpfwAXjm www.tlpfwAXjm原材料用量伦甲第2.0酮L4醋酿乙琵L4防白水L4环己酮L4流平剂0J分散剂07消泡列031-餐基坏己烷基-米基酮适T-：2-疑基甲基丙基-1-丙酮适禎脂肪族聚氨酯四丙烯酸酯4.0脂肪族聚氨凿六丙烯醴酯6.6二缩三丙二醇二丙烯酸酯4.0取酚坏氧二丙烯酸酯2.0100%脂肪膜聚氨酯丙烯酸酯4.02.3涂膜的制备将表1各组分按一定比例以如下顺序加入到烧杯中：溶剂一助剂一光引发剂一单体。首先 搅匀溶剂，再搅匀溶剂+助剂+光引发剂，然后加入

4、单体并搅拌30 mi n,静置。用剩余 溶剂调节至适当黏度即得UV固化涂料。用喷枪以适当的气压和流量将UV固化涂料均匀 地喷至洁净的ABS板上，形成均匀的涂膜。再将已喷涂的ABS板放置于50 C烘箱中烘 30 min,使板面的涂膜自然流平,然后把烘过的ABS板用UV固化机（UV光强为400 mJ, 传输带传速为30 s）固化2次。2.4性能测试涂膜硬度：铅笔测量法，按GB 67391986测试。涂膜附着力：划格法，按GB 92861988测试。涂膜光泽度：用BYK光泽度计测试。耐冲击性：用冲击试验仪测试。耐压性能：用耐压测试仪测试。3结果与讨论3.1光敏剂品种和用量对UV固化速率的影响本研究使

5、用的光敏剂是2-羟基-2-甲基-1-丙基-1-丙酮和1-羟基-环己烷基-苯基酮，属自 由基型光敏剂，即在UV条件下可分裂出活泼的自由基，从而引发涂料中的丙烯酸酯发生 聚合反应，交联固化成膜。在表1基本配方的基础上，改变光敏剂的品种和用量，测试对 固化速率的影响，结果见表2。衷2光敏剂品种和用宣対固化速率的碍而石盂配方编号1羟基-环己烷 基-苯基酮/g2-甲基-1-丙基-卜丙酮他固化时 间山m-4-29-6.0137.0m-5-n-i35胡m-5-26-24.0043.0从表2可知，光敏剂品种不同，产品的固化效果也不同，如本试验中2-羟基-2-甲基-1- 丙基-1-丙酮的固化效果就好于1-羟基-

6、环己烷基-苯基酮。一般来说，复合光敏剂体系会使 固化速率获得极大的提高，这一点可从表2得到证实。从表2还可知，光敏剂用量较大则固化时间较短，光敏剂的用量过低，会使固化速率大大 降低或者根本不能固化；但过多的光敏剂用量不但会使成本增加，而且对固化速率及固化后 涂膜的理化性能皆有负面影响，所以光敏剂用量应适当。3.2光源对UV固化速率的影响引发剂的吸收波峰应尽可能与光源发射的主波长相近，否则就会因固化不充分使涂膜不干。 涂膜的固化，是光引发剂吸收了UV后激发、分解出自由基，引发活性单体及基料中的双 键发生聚合反应而交联固化的。UV的强度随着灯距的增大而减弱，而光引发速率与放射光 强度成正比：Ri

7、= 2l S式中：光引发效率；摩尔吸光系数；I入射光强度；S光引剂或光敏剂浓度。由上式可知，随着灯距的增大，引发速率下降，这就会使固化速率下降，固化时间也将延长。 若固化时间过短涂料就不能固化成膜，其光泽也会下降，所以传输带速率不能过快。3.3产品性能检测从表2可知，复合光敏剂的引发效率远高于其它方案，所以复合光敏剂的方案为最好。对 该产品进行性能检测，结果见表3。表3 Ji合光敏剂固化徐料t4.能测试 HYPERLINK http:/www.tlpfwAxini www.tlpfwAxini性能测试方法测试结果外观目测滥 自然池下距离涂膜孙cm左右, 60 加T角.出较试板涂脏与有效 合格样板的色泽、均匀度、粗糙度的差异LN哽度.用H铅笔(笔芯完女0以5 N的力成45fl 向前推IK附着力百格刀切割十字型(1 inin 1 iwnx WO inn)再以3M610测试胶芾ti无脱漆耐冲击性000 g.50 cm冲击无裂痕光泽度byk光泽度计读数2 m时酒精性以棉花醮酒精来回擦试100次，不见底， 无白痕，无膨胀f沖耐电压性5 000 V不导电合格附水性珍珠棉水.24h无异常合格耐酸性5%醋酸中侵泡3inin：无脱落、变色、起 皱,起泡等现彖无艮蚀耐碱性5%KOl中侵泡5 r