紫外光固化涂料

紫外光固化涂料第1頁，共63頁，2023年，2月20日，星期二第一部分一、紫外線固化涂料的定義紫外線固化涂料是一種通過紫外線照射裝置的照射，在短時(shí)間內(nèi)吸收紫外線能量快速固化的材料。第2頁，共63頁，2023年，2月20日，星期二二、電磁波的分類

紫外線固化的有效波長為２００～４００nm200～300nm為短波長，對UV膠表面固化有效

300～400nm為長波長，對UV膠深部固化有效

高壓汞燈的代表波長第3頁，共63頁，2023年，2月20日，星期二三、紫外線固化的優(yōu)點(diǎn)固化速度快，便于流水線操作如果沒有進(jìn)行紫外線照射就不會固化，涂布更加簡便無溶劑型，作業(yè)效率高可以做成各種顏色的固化物第4頁，共63頁，2023年，2月20日，星期二四、輻射固化技術(shù)領(lǐng)域以及價(jià)值家具建材（木器、紙張、PVC扣板涂料）食品包裝印刷、套印清漆，脫模涂料等汽車、摩托車燈，儀表盤以及外殼等消費(fèi)產(chǎn)品（塑料、運(yùn)動器材、鏡面涂層）電子通訊（印刷電路版、PCB保護(hù)層，光纖）第5頁，共63頁，2023年，2月20日，星期二Efficiency(高效)EnergySaving(節(jié)能)Enabling(適應(yīng)性廣)Economy(經(jīng)濟(jì))EnvironmentalFriendly(環(huán)境友好)符合“5E”原則，符合21世紀(jì)環(huán)保綠色涂料新標(biāo)準(zhǔn)。第6頁，共63頁，2023年，2月20日，星期二五、紫外線固化的缺點(diǎn)原則上，紫外線無法透過的材料無法使用UV膠進(jìn)行固化被擋住無法照射的部分不能固化著濃色困難深部固化困難固化時(shí)一定要有UV照射設(shè)備附帶其他固化功能的紫外線固化樹脂，可以克服掉以上的缺點(diǎn)第7頁，共63頁，2023年，2月20日，星期二紫外線固化樹脂改性環(huán)氧丙烯酸樹脂環(huán)氧樹脂陽離子聚合改性聚氨酯丙烯酸樹脂丙烯酸樹脂自由基聚合改性硅系丙烯酸樹脂六、紫外線固化樹脂的種類

機(jī)械強(qiáng)度大柔韌性好具有硅膠的特性第8頁，共63頁，2023年，2月20日，星期二七、UVCC的主要組分光引發(fā)劑(3~5%)預(yù)聚物(40~60%)活性稀釋劑(40~60%)助劑(0.2~1%)第9頁，共63頁，2023年，2月20日，星期二UV固化涂料光固化低聚物光固化單體光聚合引發(fā)劑填充劑粘接劑其他第10頁，共63頁，2023年，2月20日，星期二UV的組成組分性能影響用量成本預(yù)聚物（Oligomer）影響耐磨性，硬度，附著力，光澤，固化速度等重要性能20～40高單體（Monomer）影響粘度，固化速度，硬度等性能10～30中溶劑（Solvent）影響粘度，燒底性，附著力性能40～·60低光敏劑（PI）影響固化速度，固化后氣味，黃變等性能5～10高助劑（Additive）影響氣泡，流平，潤濕性等性能0.5～1高其他各種填料，增強(qiáng)劑，染料等提供特殊性能5～10/第11頁，共63頁，2023年，2月20日，星期二八、UV應(yīng)用

1.UV木器涂料

UV膩?zhàn)悠?、UV底漆、UV面漆。

2.UV紙張涂料書刊封面、明信片、廣告宣傳紙、商品外包裝紙盒、紙幣表面等。

3.UV塑料涂料汽車部件、光盤、信用卡等塑料基材。第12頁，共63頁，2023年，2月20日，星期二

4.UV金屬涂料適用于鋼材防銹、金屬標(biāo)牌裝飾、彩涂鋼板、易拉罐加工、鋁合金門窗保護(hù)等。

5.UV光纖涂料

6.皮革用UV涂料

7.UV光盤保護(hù)涂料

8.汽車工業(yè)用UV涂料

第13頁，共63頁，2023年，2月20日，星期二九、光固化性樹脂成構(gòu)成分環(huán)氧樹脂紫外線固化樹脂丙烯酸樹脂自由基斷裂陽離子斷裂第14頁，共63頁，2023年，2月20日，星期二聚合的比較（自由基聚合）開始反應(yīng)光成長反應(yīng)?光重合開始剤自由基丙烯酸樹脂

自由基斷裂第15頁，共63頁，2023年，2月20日，星期二自由基聚合生長反應(yīng)I?＋R(丙烯酸酯)I－R?I－R?＋RI－R－R?停止反應(yīng)I－R?＋I(xiàn)－R?I－R－R－I開始反應(yīng)I(開始劑)I?(自由基)hυ氧的影響I－R?＋O2不活性物質(zhì)I－R－O－O?第16頁，共63頁，2023年，2月20日，星期二聚合的比較（陽離子聚合）環(huán)氧樹脂

陽離子斷裂開始反應(yīng)光成長反應(yīng)????重合開始剤Lewis酸產(chǎn)生第17頁，共63頁，2023年，2月20日，星期二陽離子聚合開始反應(yīng)I(開始劑)HX-(質(zhì)子酸)hυ停止反應(yīng)無氧的影響無生長反応HX-＋E(環(huán)氧樹脂)HE+X-

HE+X-

＋EHEE+X-

HEE+X-＋EHEEE+X-

第18頁，共63頁，2023年，2月20日，星期二聚合的比較紫外線

hνLewis酸／B酸光聚合低聚物／光聚合單體聚合反應(yīng)

固化物光自由基聚合開始劑光陽離子聚合開始劑自由基陽離子丙烯酸樹脂環(huán)氧樹脂第19頁，共63頁，2023年，2月20日，星期二十、UV的發(fā)展方向

優(yōu)點(diǎn)：(1)以水為稀釋劑、不燃燒、設(shè)備易清洗

(2)無毒性、刺激性、無VOC排放

(3)可得到極薄的涂層，降低成本缺點(diǎn)：(1)光澤度低、耐洗滌性差

(2)固化前需預(yù)干燥等1.UV水溶性涂料第20頁，共63頁，2023年，2月20日，星期二

2.UV粉末涂料優(yōu)點(diǎn)：(1)無需稀釋劑

(2)涂膜收縮率低，與基材附著力高

(3)可形成優(yōu)良的厚涂層(125μm)(4)噴涂濺落的粉體可回收利用

UV粉末涂料比UV液體涂料更具技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保優(yōu)勢，真正的“5E”涂料。第21頁，共63頁，2023年，2月20日，星期二十一、納米技術(shù)改性UV涂料

納米技術(shù)在涂料中應(yīng)用可獲得特殊的功能涂料。

(1)抗菌涂料

(2)抗紫外線涂料

(3)抗輻射涂料

(4)抗靜電涂料

(5)紅外線吸收涂料

(6)隱身涂料等第22頁，共63頁，2023年，2月20日，星期二納米SiO2改性紫外光固化涂料目的：提高涂料的硬度、耐磨性、抗紫外線的性能等。改性方法：

(1)填充法

(2)原位雜化法第23頁，共63頁，2023年，2月20日，星期二(1)填充法直接填充納米SiO2存在問題：

(1)有機(jī)相－無機(jī)相之間相溶性差

(2)難分散，易團(tuán)聚

(3)穩(wěn)定性差解決方法：對納米SiO2進(jìn)行表面有機(jī)化改性第24頁，共63頁，2023年，2月20日，星期二

納米SiO2表面改性得依據(jù)：

圖1納米SiO2的表面狀態(tài)第25頁，共63頁，2023年，2月20日，星期二表面改性的方法：

(1)醇酸酯化法

(2)表面活性劑改性法

(3)偶聯(lián)劑改性法

(4)共聚接枝改性第26頁，共63頁，2023年，2月20日，星期二

偶聯(lián)劑(KH-570)改性法：

第27頁，共63頁，2023年，2月20日，星期二第28頁，共63頁，2023年，2月20日，星期二

共聚接枝改性法：

第29頁，共63頁，2023年，2月20日，星期二第30頁，共63頁，2023年，2月20日，星期二第31頁，共63頁，2023年，2月20日，星期二

改性方法的優(yōu)缺點(diǎn)：

1.改善了納米粒子與UV涂料體系的相溶性

2.改善了共聚接枝改性的納米SiO2在涂料中的穩(wěn)定性

3.在涂料中的粒徑較大

4.涂膜光澤較差第32頁，共63頁，2023年，2月20日，星期二

添加表面共聚接枝改性的納米SiO2，UV涂料的性能：

(1)UV涂料的硬度由2～3H提升到5～6H(2)耐磨性由9.6mg提升到2.3mg(500g/500r)(3)納米粒子的穩(wěn)定性達(dá)到60d以上

(4)附著力100％(劃格法)

第33頁，共63頁，2023年，2月20日，星期二2、溶膠－凝膠原位雜化改性

第34頁，共63頁，2023年，2月20日，星期二第35頁，共63頁，2023年，2月20日，星期二

特點(diǎn)：

1.納米粒子無需表面改性即可實(shí)現(xiàn)在涂料體系中均勻分散

2.改性后的UV涂膜質(zhì)量高于填充法

3.反應(yīng)條件簡單，成本較低

第36頁，共63頁，2023年，2月20日，星期二第二部分

預(yù)聚物與引發(fā)劑第37頁，共63頁，2023年，2月20日，星期二一、預(yù)聚物種類與特性

性能種類固化速度硬度粘度柔韌性黃變環(huán)氧丙烯酸酯（EA）111～22～31聚氨酯丙烯酸酯（PUA）1～31～31～22～31～3聚酯丙烯酸酯(PEA)2～31～32～31～31～2純丙烯酸酯331～20.5～13注：1：高（優(yōu)）；2：中；3：低（差）第38頁，共63頁，2023年，2月20日，星期二

1.不飽和聚酯

主要由二元酸及其酸酐與二元醇縮聚制得。第39頁，共63頁，2023年，2月20日，星期二

2.環(huán)氧丙烯酸酯第40頁，共63頁，2023年，2月20日，星期二3、預(yù)聚物的特性環(huán)氧丙烯酸酯由于環(huán)氧化合物是產(chǎn)品的主要骨架，故性能設(shè)計(jì)范圍窄，黃變重，分子量低收縮大導(dǎo)致在塑料上附著不佳，在UV硬涂料中應(yīng)用較少。聚酯丙烯酸酯粘接性較好，但耐水解性，耐候性差，一般很少用于UV硬涂料。而聚氨酯丙烯酸酯產(chǎn)品性能變化范圍寬，分子中的氨酯鍵能形成氫鍵，受力時(shí)氫鍵打開，故有優(yōu)異的耐磨性，并能緩和固化時(shí)的變形，附著較好，是UV硬涂料的首選預(yù)聚物。第41頁，共63頁，2023年，2月20日，星期二二、預(yù)聚物具體特點(diǎn)：1.主要的成膜物質(zhì)

2.分子量大，粘度高

3.對涂膜性質(zhì)起決定作用第42頁，共63頁，2023年，2月20日，星期二3.聚氨酯丙烯酸酯

產(chǎn)品的合成是利用了異氰酸酯中的異氰酸根(-NCO)與長鏈二醇和丙烯酸羥基酯中的羥基(-OH)反應(yīng)，形成－NHCOO－(氨基甲酸酯)而制得。

4.聚酯丙烯酸酯

由多元醇與丙烯酸酯制得。

5.聚醚丙烯酸酯

主要是聚乙二醇、聚丙二醇的丙烯酸酯。第43頁，共63頁，2023年，2月20日，星期二

今后發(fā)展的方向：

6.有機(jī)硅預(yù)聚物

7.有機(jī)氟預(yù)聚物

8.低粘度預(yù)聚物

9.水溶性預(yù)聚物第44頁，共63頁，2023年，2月20日，星期二三、活性稀釋劑

活性稀釋劑的作用，調(diào)節(jié)UV的粘度，同時(shí)參與成膜。

選擇原則：

(1)粘度低、稀釋能力強(qiáng)、易溶于UV(2)揮發(fā)性、氣味、毒性均要小

(3)活性大、官能度適中、聚合收縮率小第45頁，共63頁，2023年，2月20日，星期二

現(xiàn)有稀釋劑種類：

1.單官能度苯乙烯、乙酸乙烯酯、N－乙烯基吡咯烷酮、單官能度丙烯酸酯等。

2.二官能團(tuán)代表產(chǎn)品：TPGDA(三縮丙二醇二丙烯酸酯)、HDDA(己二醇二丙烯酸酯)、NPGDA(戊二醇二丙烯酸酯)等。

3.三官能團(tuán)代表產(chǎn)品：TMPTA(三羥甲基丙烷三丙烯酸酯)、PETA(季戊四醇三丙烯酸酯)

第46頁，共63頁，2023年，2月20日，星期二活性稀釋劑的發(fā)展方向：

(1)烷氧基化乙氧基化(－CH2－CH2－O－)、丙氧基化(－CH2－CH2－CH2－O－)(2)烯基醚化乙烯基醚化(CH2＝CH－O－)、丙烯基醚化(CH2＝CH－CH2－O－)

特點(diǎn)：粘度低、稀釋能力強(qiáng)、活性高、毒性低第47頁，共63頁，2023年，2月20日，星期二四、光引發(fā)劑

目前常用的：

自由基型

陽離子型今后的發(fā)展方向：

可見光型

水溶性型

高分子型第48頁，共63頁，2023年，2月20日，星期二光引發(fā)劑的引發(fā)UV固化機(jī)理：第49頁，共63頁，2023年，2月20日，星期二1.裂解型自由基光引發(fā)劑機(jī)理：

(1)苯偶姻及其衍生物第50頁，共63頁，2023年，2月20日，星期二(2)苯偶酰及其衍生物

(3)苯乙酮及其衍生物第51頁，共63頁，2023年，2月20日，星期二2.提氫型自由基光引發(fā)劑機(jī)理：第52頁，共63頁，2023年，2月20日，星期二(1)二苯甲酮及其衍生物

(2)硫雜蒽酮及其衍生物第53頁，共63頁，2023年，2月20日，星期二3、陽離子光引發(fā)劑的機(jī)理：吸收紫外光后，發(fā)生光解產(chǎn)生超強(qiáng)質(zhì)子酸，從而引發(fā)陽離子預(yù)聚物和活性稀釋劑陽離子聚合。

(1)芳基重氮鹽：第54頁，共63頁，2023年，2月20日，星期二(2)二芳基碘鎓鹽

(3)三芳基硫鎓鹽第55頁，共63頁，2023年，2月20日，星期二(4)芳基茂鐵鹽