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        紫外光固化漆料 | UV樹脂綜述

        2023-09-18 09:05:18

        最流行的UV涂料采用丙烯酸酯化的反應物,使用丙烯酸酯而不是甲基丙烯酸酯類,因為

        丙烯酸酯在室溫固化更為迅速

        它們也是較少受到氧阻聚

        再者,丙烯酸酯類的聚合往往通過 組合作用 進行終止,而甲基丙烯酸類主要因歧化而終止。當增長的自由基因組合而終止時,則有助于交聯程度以及較高的分子量。

        圖片

        一般來說,此漆料由兩種類型丙烯酸酯類所組成:

        多功能度丙烯酸酯端的低聚物

        丙烯酸酯單體

        此單體包括從單功能度到六功能度,最普通的是單功能度、雙功能度和三功能度丙烯酸酯的混合物。這些單體也被稱為活性稀釋劑。多功能度低聚物貢獻高速率交聯,這是由于其多功能度關系,且大半是因為這種主鏈結構對諸如耐磨性、撓性和附著力之類性能的影響之故而控制著最終涂料的性能。它們的粘度太高,因此需要單體來降低粘度以便施工。

        多功能度丙烯酸酯單體也因其多功能度關系能獲得迅速交聯,但它們具有比低聚物要低的粘度。通過單功能度丙烯酸酯可進一步降低粘度。然而交聯速率也就降低。

        雙鍵轉化程度也受到組分的選擇影響。概括地說,轉化程度隨單功能度單體的增加而增加,估計可能是因為

        小的單體分子能在反應期間擴散而通過漆膜

        轉化程度也受到有效自由體積的影響。一般來說,使用產生低Tg漆膜的組分可增加轉化。當進行聚合時,基料的Tg增加,如果通常就是這樣情況,Tg接近進行固化時的溫度,則反應速度變慢。反應在

        Tg=T固化

        略高一些的溫度下停止。因為來自輻射源的熱和反應放熱關系,T固化要略高于室溫。


        二種主要類型的低聚物源于環氧官能和異氰酸酯官能的起始材料。

        低分子量雙酚A環氧樹脂能與丙烯酸反應而產生占優勢的雙功能度丙烯酸衍生物。環氧化豆油或亞麻油丙烯酸類已被用于需要較高功能度和低Tg之處。

        聚氨酯低聚物是將異氰酸酯端的樹脂與丙烯酸-2-羥乙酯反應所得之物。任何羥基封端的樹脂均能與二異氰酸酯反應來制備異氰酸酯封端的樹脂。聚氨酯、丙烯酸類及其他羥基功能樹脂也在使用,但聚酯已是最廣泛使用的基本樹脂。

        如果保色性很重要,那就用脂肪族二異氰酸酯,如果不是這樣,則使用芳香族二異氰酸酯,因為成本低之故。

        許多多功能度丙烯酸酯單體已在使用,其例子有三丙烯酸三羥甲基丙烷酯,三丙烯酸季戊四醇酯,二丙烯酸-1,6-己二醇酯,二丙烯酸三丙二醇酯。單功能度丙烯酸酯類也在使用。這些具有最低分子量者的結構能最有效地降低粘度但太易揮發。丙烯酸乙基己酯有足夠低的揮發度。丙烯酸乙氧基乙氧乙酯、丙烯酸異冰片酯、丙烯酸-2-羧基乙酯以及其他酯類也在使用。少量的丙烯酸用作共聚單體能促進附著。丙烯酸-2-羥乙酯具有低揮發度,高反應性,且給予低粘度,但在許多用途中毒性危害太大。

        N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)是非丙烯酸酯單體的一例,它以與丙烯酸聚合物可相比的速率同丙烯酸酯類共聚,由于其酰胺結構有助于對金屬的附著減少氧阻聚,故NVP特別有用。但它帶入了潛在的毒性危害。業已發現具有除丙烯酸功能以外的氨基甲酸酯、噁唑烷或碳酸酯基團的單體能產生比單獨丙烯酸酯更快的固化和更完全的轉化。

        已經報道丙烯酸化三聚氰胺甲醛樹脂可配制用兩種不同路線固化的涂料:通過丙烯酰胺雙鍵來進行的紫外線固化及通過剩余的烷氧基羥甲基團的熱固化。如果含有多功能度丙烯酸化MF(三聚氰胺甲醛)樹脂的涂料先行紫外線固化然后再進行熱固化的話,可得到增強硬度、改善耐污染性和較長耐久性的漆膜。

        業已報道乙烯基醚樹脂與不飽和聚酯的結合可以與丙烯酸類相比擬的速率下進行紫外線固化。馬來酸化樹脂以及馬來酰亞胺類也能用來與乙烯基醚進行共聚。還已報道了馬來酰亞胺類-乙烯基醚的組成可在與丙烯酸類相比較的速率下固化并無需使用光引發劑。這可能是由于馬來酰亞胺在300~310mm區域吸收。據報道引發自由基起因于光致激發的馬來酰亞胺奪氫作用。這些組成對采用主要在308nm處發射的高強度燈管特別有效,在此處馬來酰亞胺類具有峰值吸收。

        其他的紫外線固化共聚物組成為胺-烯類和硫醇-烯類,它們因使用高度反應的降冰片烯衍生物作為烯類組成得以增進。然而其用途已受限制,在前一例中因相當慢的固化速率,而后者是因單硫醇氣味所致。


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