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光敏剂对紫外光固化涂料固化速率的影响,研究了光敏剂的种类、用量及光源对涂膜性能及固化速率的影响并得出最佳涂料配方,以此为基础配制UV 固化涂料进行研究测试,中国建材网,cnprofit.com
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光敏剂对紫外光固化涂料固化速率的影响,研究了光敏剂的种类、用量及光源对涂膜性能及固化速率的影响并得出最佳涂料配方,以此为基础配制UV 固化涂料进行研究测试
2019年08月01日    阅读量:4425    新闻来源:中国建材网 cnprofit.com  |  投稿

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 部分组成中国建材网cnprofit.com。


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 公司。

2.2 基本配方

UV 固化涂料基本配方见表1。

光敏剂对紫外光固化涂料固化速率的影响,研究了光敏剂的种类、用量及光源对涂膜性能及固化速率的影响并得出最佳涂料配方,以此为基础配制UV 固化涂料进行研究测试 中国建材网,cnprofit.com

UV 固化涂料基本配方

2.3 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→助剂→光引发剂→单体。首先搅匀溶剂,再搅匀“溶剂+助剂+光引发剂”,然后加入单体并搅拌30 min,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 ℃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 6739—1986 测试。

涂膜附着力:划格法,按GB 9286—1988 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。

光敏剂品种和用量对UV 固化速率的影响

光敏剂对紫外光固化涂料固化速率的影响,研究了光敏剂的种类、用量及光源对涂膜性能及固化速率的影响并得出最佳涂料配方,以此为基础配制UV 固化涂料进行研究测试 中国建材网,cnprofit.com

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-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=2ΦεI [S]

式中: Φ ———光引发效率;

ε ———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。

复合光敏剂UV 固化涂料性能测试

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4 结语

在UV 固化涂料基本配方中改变光敏剂的品种和用量,经测试发现使用复合光敏剂并以适宜的用量可以缩短涂料的固化时间,获得一种性能较好的涂膜。在UV 固化操作中也要考虑光源、光距等对固化速率的影响。


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