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文档简介

光固化涂料主要内容光固化涂料的原理和基本组成光固化涂料的优缺点光固化涂料的改进光固化涂料的组分的优良化水性光固化涂料水性光固化涂料的优点水性光固化涂料的研究进展水性光光固化涂料的困难及解决方向光固化原理自由基固化

阳离子固化

自由基阳离子混杂固化光引发剂在紫外光照射下产生自由基,自由基引发预聚物和单体上的不饱和基团发生加成聚合反应阳离子引发剂在紫外光辐照下产生质子酸或路易斯酸形成正离子活性中心,引发阳离子开环聚合在同一休系里同时发生自由基光固化反应和阳离子光固化反应光固化原理光固化涂料的成分低聚体:最主要的组分之一30~60%助剂:0.2~0.5%

光引发剂:最关键的组分1~5%活性稀释物:调节黏度,参与成膜40~60%常见的光固化涂料原材料反应成漆膜,即没有溶剂只需通常热固化能量的小部分,速度极快各种功能化的单体和低聚物已有工业化生产涂膜的硬度高,耐磨并能阻燃环保节能工业化高性能光固化涂料的优点光固化涂料的限制形状限制色漆限制TitleAB引发剂引起老化D体积收缩问题C紫外光固化是沿着光线的行程进行的,所以很难使不透明的涂层达到完全固化。光固化中的引发剂只有部分消耗,剩余的自由基光引发剂将留在膜内,当涂膜在室外曝晒时它们可以分解产生自由基,而自由基可引起涂膜的老化。要求形状是平面的、圆筒状或其它规则形状,以保持辐射过程中被涂物与辐射源的距离一定。一般丙烯酸辐射固化涂料的收缩在5%一10%,收缩在1S完成,因此内应力很大、会引起对底材附着力问题。阳离子型辐射固化涂料收缩小,有较好的附着力。光固化涂料的发展方向涂料的水性化粉末化(1)改善颜料润湿(2)提高涂料固化速率(3)增强涂膜附着力(4)降低活性稀释剂剂剂毒性光固方式的复合化光固组分的优良化采用自由基/阳离子复合光固化体系,由于该体系固化不受氧的影响、可深层固化且固化时体积收缩小,因此,可以提高光固化速度,特别对深色厚层的涂层固化极为有利。具有对环境友好,涂料的安全性更高,体系黏度小,流动性好,对氧的阻聚有一定缓解作用为了进一步提高光固化涂料使用性能,扩大其应用范围,分别开发了光固化纳米涂料、光固化有机硅涂料及UV固化超分支化聚合物涂料。除了这些通过对普通光固化涂料改性得到的改良型光固化涂料之外,还发展了光固化粉末涂料和光固化水性涂料。光固组分的优良化低聚物环氧有机硅光敏低聚物水性低聚物混杂低聚物:超枝化低聚物光固化纳米涂料单体无光引发剂体系:双环已基甲烷二异氰酸酯与含羟烷基乙烯基醚或含羟烷基马来酰亚胺衍生物的反应物光引发剂水性光引发剂阳离子光引发剂复合光引发剂:在阳离子引发剂中,加入自由基光引发剂或光敏染料进行增感混杂光引发剂:在紫外光照射下既可生成自由基,又可生成阳离子高分子光引发剂光固方式复合化:解决问题C涂料的水性化解决问题D水性光固化涂料的优点(1)不必借助活性稀释单体来调节黏度度,可解决VOC及毒性、刺激性的问题(2)可以配制成黏度度较低的体系,可用水或增稠剂、流变助剂等调节涂料的乳度和控制流变性能,便于喷涂、幕涂、滚涂、淋涂等多种涂装工艺(3)以水为稀释剂可降低固化膜的收缩率,有利于提高固化膜对底材的黏附性,可用于非吸收性底材如塑料的涂布(4)易于得到光固化前的无粘性干膜保证固化膜的光洁度,简化了防尘操作;且固化前涂层已可指触,可堆放和修理,干膜的机械刮伤也易于修补(5)可得到超簿型固化膜(6)涂装设备、容器、工具等易于用水清洗(7)具有阻燃性,大大降低了火灾的危险(8)光固化水性涂料由于其体系的黏度与预聚物的相对分子质量无关(只与固含量有关),且不必加入低分子的活性稀释剂,从而解决了传统光固化涂料不能兼顾硬度和柔韧性这两者的问题水性光固化涂料的低聚物研究通过与带有不饱和双键或亲水基团的单体反应,使之获得光固化能力和亲水性是目前水性光固化涂料的主要合成思路。低聚物的开发的重点放在低粘度和特殊功能两方面。粘度低可以减少对皮肤有刺激作用的稀释单体的用量,而特殊功能主要是改善其物理和化学性能。以下是两种主要的途径:一是在光敏齐聚物中引入脂肪族醚键或氨基甲酸酷键等增加柔性,降低粘度;二是利用树枝状或超支聚合物的特殊结构和性能降低粘度,提高反应活性和综合性能。聚丙烯酸酯:多数用丙烯酸共聚引入亲水性的羧基,用HEMA或(甲基)丙烯酸缩水甘油酯共聚引入羟基或环氧基以便进一步引人丙烯酰基团,近几年发展较快,功能性越来越强环氧丙烯酸酯:通过引入季胺基团。另外还可以采用磷酸酷、多元酸醉、硅氧烷、长链脂肪酸等对环氧丙烯酸酯进行改性.不饱和聚酯:抗氧阻聚性能,引入一定的亲水性基团聚氨酯丙烯酸酯:目前水性光固化体系中研究报道最多的一种体系,用带有多官能团的亲水单体对PUA进行改性,使之获得光固化能力和亲水性是目前水性PUA光固化涂料的主要合成思路。水性光引发剂的研究进展水性均裂碎片型光引发剂:其特征是自由基为苯甲酸或取代苯甲酰安息香衍生物类:受氧的影响很大,而且耐热分解性差,限制了其使用范围,近年此类化合物研究报道较少。苯乙酮类光引发剂:为了使其变成水溶性和易水分散性,主要引进一个侧链基到a,a一二甲基一2一经基苯乙酮的苯基上,增加它的亲水性或表面活性剂的特性水性氢转移型光引发剂:其光引发机理涉及双分子夺氢反应。二苯乙二酮类衍生物:引发效率较低,研究较少硫杂蕙酮类:主要研究方向之一,,其光引发效率较高。但是该类化合物价格昂贵,开发应用成本较高二苯酮类衍生物:此类光引发剂以二苯酮(B)P为母体,在其苯环上引人离子基团,如季钱盐和磺酸盐基团水性光固化涂料的进展超支化体系:采用传统方法得到的光固化树脂的官能度往往较低。这类光固化树脂往往固化速率不是很快,而且得到的涂层的硬度不高。为了提高涂层硬度,在应用过程中往往需要添加多官能度活性稀释剂。而活性稀释剂的使用必然对人体的健康和环境带来不利的影响,同时也会影响到涂层的综合性能。双重固化体系:传统的光固化涂料主要适合用于平面的涂装固化,当应用于形状复杂的物体时,其固化程度不均匀,物件阴影部分难以固化;而且对一些厚涂层和有色体系的固化也比较困难。为了克服这些缺点,可以采用双重固化体系,即通过2个独立的体系来完成交联聚合,其中一个阶段是通过光固化反应,而另一个阶段是通过暗反应完成,暗反应包括热固化、湿气固化、氧化固化或厌氧固化反应等。这样就可以利用光固化使体系快速定型或达到表干,而利用暗反应使阴影部分或底层部分固化完全有机一无机复合涂料:为了获得性能优异或功能独特的涂层,有研究者将有机聚合物和无机粒子进行有效复合,通过性能互补,达到提高涂层总体性能和引人新功能的目的。对于光固化体系,可以通过直接分散、溶胶一凝胶或插层等手段来引人纳米Si02、蒙脱土等无机粒子,以改善涂层的硬度、耐磨性能、耐热性能或光学性能等。解决问题AB水溶性光固化涂料的发展难题与解决方法高耗能,瞬时腐蚀合成出具有高水溶性的低聚物,从而提高体系的固含量和稳定性,降低水分所带来的负面影响浸润性差涂布不均选择可参与固化的水溶性助剂或多种助剂复配,提高涂料的加

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