光敏劑對(duì)紫外光固化涂料固化速率的影響

1、 1引言紫外光 (UV 固化技術(shù)已廣泛用于涂料 、 油墨 、 膠 黏劑和電子產(chǎn)品等諸多領(lǐng)域 。 由于采用該項(xiàng)技術(shù)可使 固化速率加快 、 降低施工能耗 、 減少溶劑排放量 、 固化 產(chǎn)品性能優(yōu)異, 因此, 輻射固化技術(shù)及其所獲得的各種 材料被譽(yù)為面向 21世紀(jì)的 “ 綠色 ” 工業(yè)技術(shù)和產(chǎn)品 。 UV 固化涂料由齊聚物 、 活性稀釋劑 、 光敏劑和助劑等 4部分組成 。 光敏劑是 UV 固化涂料的重要組分, 其作 用是吸收紫外光后引發(fā)化學(xué)反應(yīng), 形成涂膜, 光引發(fā)劑 是決定 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,光敏劑可分為自由基 型 、 陽(yáng)離子型 、 自由基

2、 -陽(yáng)離子復(fù)合型 3類(lèi); 常用的有 安息香丁醚 、 二苯甲酮 、 安息香雙甲醚 、 米氏酮等 。 本文 主要研究在 UV 固化涂料配制中光敏劑品種及其用量 與固化施工條件的關(guān)系,討論其對(duì)涂料固化速率及涂 膜附著力 、 硬度 、 耐磨 、 耐腐蝕等性能的影響 。2試驗(yàn)部分甲苯 、 醋酸乙酯 、 丁酮 、 防白水 、 環(huán)己酮 、 1-羥基 -環(huán)己烷基 -苯基酮 、 2-羥基 -2-甲基 -1-丙基 -1-丙酮, 工業(yè)品, 廣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 、 二縮三丙二醇二丙烯酸酯 、 雙酚環(huán)氧二丙 烯酸酯, 工業(yè)品

3、, 廣州瀚東貿(mào)易有限公司; 流平劑 、 分散 劑 、 消泡劑, 工業(yè)品, EFKA 公司 。UV 固化涂料基本配方見(jiàn)表 1。表 1UV 固化涂料基本配方原材料 用量 /g1-羥基 -環(huán)己烷基 -苯基酮 適量2-羥基 -2-甲基 -1-丙基 -1-丙酮 適量光敏劑對(duì)紫外光固化涂料固化速率的影響朱慶英(惠州學(xué)院化工系, 廣東 惠州 516007摘 要:研究了光敏劑的種類(lèi) 、 用量及光源對(duì)涂膜性能及固化速率的影響并得出最佳涂料配方 , 以此為基礎(chǔ)配制 UV 固化涂料進(jìn)行研究測(cè)試 。 結(jié)果表明 , 該涂料具有較好的附著力 、 硬度 、 耐磨 、 耐腐蝕等性能 。關(guān)鍵詞:紫外光固化涂料; 光敏劑; 性能

4、; 固化速率中圖分類(lèi)號(hào):TQ633文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-9548(2010 12-0004-02Study on Influence of Photosensitizes on Curing Velocity of UV-Curing Coatings Zhu QingyingAbstract :In this paper the effects of species and dosage of photosensitizes and light source on the coating properties and the curing speed were studied.

5、 The optimum formulation was given, based on which the UV-curing coating was manu-factured. The results indicated that the coating has good properties on adhesion, hardness, abrasion resistance and the cor-rosion-resistance.Key words :UV-curing coating, photosensitizes, propertiis, curing velocity 將

6、表 1各組分按一定比例以如下順序加入到燒杯 中:溶劑 助劑 光引發(fā)劑 單體 。 首先攪勻溶劑, 再 攪勻 “ 溶劑 +助劑 +光引發(fā)劑 ” , 然后加入單體并攪拌 30min , 靜置 。 用剩余溶劑調(diào)節(jié)至適當(dāng)黏度即得 UV 固 化涂料 。 用噴槍以適當(dāng)?shù)臍鈮汉土髁繉?UV 固化涂料均 勻地噴至潔凈的 ABS 板上, 形成均勻的涂膜 。 再將已噴 涂的 ABS 板放置于 50 烘箱中烘 30min , 使板面的涂 膜自然流平,然后把烘過(guò)的 ABS 板用 UV 固化機(jī) (UV 光強(qiáng)為 400mJ , 傳輸帶傳速為 30s 固化 2次 。涂膜硬度:鉛筆測(cè)量法, 按 GB 6739 1986測(cè)試 。

7、 涂膜附著力:劃格法, 按 GB 9286 1988測(cè)試 。 涂膜光澤度:用 BYK 光澤度計(jì)測(cè)試 。耐沖擊性:用沖擊試驗(yàn)儀測(cè)試 。耐壓性能:用耐壓測(cè)試儀測(cè)試 。3結(jié)果與討論3.1光敏劑品種和用量對(duì) UV 固化速率的影響本研究使用的光敏劑是 2-羥基 -2-甲基 -1-丙 基 -1-丙酮和 1-羥基 -環(huán)己烷基 -苯基酮,屬自由基型 光敏劑, 即在 UV 條件下可分裂出活潑的自由基, 從而 引發(fā)涂料中的丙烯酸酯發(fā)生聚合反應(yīng), 交聯(lián)固化成膜 。 在表 1基本配方的基礎(chǔ)上, 改變光敏劑的品種和用量, 測(cè)試對(duì)固化速率的影響, 結(jié)果見(jiàn)表 2。從表 2可知, 光敏劑品種不同, 產(chǎn)品的固化效果也 不同,

8、如本試驗(yàn)中 2-羥基 -2-甲基 -1-丙基 -1-丙酮的 固化效果就好于 1-羥基 -環(huán)己烷基 -苯基酮 。 一般來(lái) 說(shuō), 復(fù)合光敏劑體系會(huì)使固化速率獲得極大的提高, 這 一點(diǎn)可從表 2得到證實(shí) 。從表 2還可知, 光敏劑用量較大則固化時(shí)間較短, 光敏劑的用量過(guò)低,會(huì)使固化速率大大降低或者根本 不能固化; 但過(guò)多的光敏劑用量不但會(huì)使成本增加, 而 且對(duì)固化速率及固化后涂膜的理化性能皆有負(fù)面影 響, 所以光敏劑用量應(yīng)適當(dāng) 。3.2光源對(duì) UV 固化速率的影響引發(fā)劑的吸收波峰應(yīng)盡可能與光源發(fā)射的主波長(zhǎng) 相近,否則就會(huì)因固化不充分使涂膜不干 。 涂膜的固 化, 是光引發(fā)劑吸收了 UV 后激發(fā) 、

9、分解出自由基, 引 發(fā)活性單體及基料中的雙鍵發(fā)生聚合反應(yīng)而交聯(lián)固化 的 。 UV 的強(qiáng)度隨著燈距的增大而減弱, 而光引發(fā)速率 與放射光強(qiáng)度成正比:R i=2I S 式中 : 光引發(fā)效率; 摩爾吸光系數(shù);I 入射光強(qiáng)度;S 光引劑或光敏劑濃度 。由上式可知, 隨著燈距的增大, 引發(fā)速率下降, 這 就會(huì)使固化速率下降, 固化時(shí)間也將延長(zhǎng) 。 若固化時(shí)間 過(guò)短涂料就不能固化成膜, 其光澤也會(huì)下降, 所以傳輸 帶速率不能過(guò)快 。從表 2可知,復(fù)合光敏劑的引發(fā)效率遠(yuǎn)高于其它 方案, 所以復(fù)合光敏劑的方案為最好 。 對(duì)該產(chǎn)品進(jìn)行性 能檢測(cè), 結(jié)果見(jiàn)表 3。4結(jié)語(yǔ)在 UV 固化涂料基本配方中改變光敏劑的品種

10、和 用量,經(jīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)使用復(fù)合光敏劑并以適宜的用量可 以縮短涂料的固化時(shí)間, 獲得一種性能較好的涂膜 。 在 UV 固化操作中也要考慮光源 、 光距等對(duì)固化速率的 影響 。 基金項(xiàng)目:本研究屬于校立項(xiàng)目, 項(xiàng)目編號(hào):C207·0210收稿日期:2010-05-24作者簡(jiǎn)介:朱慶英 (1975- , 女, 廣東省惠州學(xué)院化工系講師, 主要從事粉體材料的表面改性處理研究 。表 3復(fù)合光敏劑 UV 固化涂料性能測(cè)試性 能 測(cè) 試 方 法 測(cè)試結(jié)果 外觀目測(cè)法:自然光下距離涂膜 30cm 左右,成 60°120°角,比較試板涂膜與有效合格樣板的色澤 、 均勻度 、 粗糙度的差異合格 硬度用 H 鉛筆 (筆芯完好 以 5N 的力成 45°向前推合格 附著力百格刀切割十字型 (1mm ×1mm ×100mm 再以 3M610測(cè)試膠帶拉無(wú)脫漆 耐沖擊性 1000g 、 50cm 沖擊無(wú)裂痕 合格 光澤度 BYK 光澤度計(jì)讀數(shù) 90%合格 耐酒精性以棉花蘸酒精來(lái)回擦試 100次, 不見(jiàn)底,無(wú)白痕, 無(wú)膨脹合格 耐電壓性 5000V 不導(dǎo)電 合格 耐水性 珍珠棉水袋, 24h 無(wú)異常