2007年5月22日訊：紫外光固化(Uv固化)作為輻射固化技術(shù)的一種，是快速發(fā)展的“綠色”新技術(shù)。紫外光固化涂料(UvCC)則是20世紀(jì)60年代開(kāi)發(fā)的一種節(jié)能環(huán)保型涂料，它經(jīng)過(guò)紫外光照射會(huì)發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，液態(tài)低聚物(包括單體)涂層經(jīng)過(guò)交聯(lián)聚合而瞬間形成固態(tài)涂層，具有節(jié)能環(huán)保、涂層性能優(yōu)異、生產(chǎn)效率高等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，受到了業(yè)界的高度歡迎，使用越來(lái)越廣泛。它的主要成分有哪些？中國(guó)環(huán)氧樹(shù)脂行業(yè)協(xié)會(huì)(www.epoxy-e.cn)專家日前作了專門介紹。
UVCC的主要成分包括可交聯(lián)聚合的預(yù)聚物(光活性齊聚物)、活性稀釋劑(光活性單體)、光引發(fā)劑、助劑(流平劑、消泡劑、消光劑、表面滑爽劑)。中國(guó)環(huán)氧樹(shù)脂行業(yè)協(xié)會(huì)(www.epoxy-e.cn)專家介紹說(shuō)，齊聚物是光固化產(chǎn)品中比例最大的組分之一，作為光固化配方的基料樹(shù)脂，決定著固化后產(chǎn)品的基本性能(包括硬度、柔韌性、附著力、光學(xué)性能、耐老化等)，它主要包括不飽和聚酯樹(shù)脂、環(huán)氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯，以及丙烯酸化聚丙烯酸酯等。在20世紀(jì)30年代末期，不飽和聚酯樹(shù)脂最早被開(kāi)發(fā)用作光固化齊聚物；環(huán)氧丙烯酸酯是由商品環(huán)氧樹(shù)脂和丙烯酸或甲基丙烯酸酯化而制得，是目前國(guó)內(nèi)光固化產(chǎn)業(yè)內(nèi)消耗量最大的一類光固化齊聚物，它的抗化學(xué)腐蝕性、強(qiáng)附著力、對(duì)顏料的良好潤(rùn)濕性，使其在紙張涂料、木器涂料、金屬底漆方面得到廣泛應(yīng)用。
為了突出齊聚場(chǎng)的性能優(yōu)勢(shì)，國(guó)內(nèi)外對(duì)其改性方面的研究也比較多，比如胺改性環(huán)氧丙烯酸酯，引入季胺基團(tuán)，其主要特點(diǎn)在于固化速度高、固化膜附著力增加、韌性增強(qiáng)，因而在絲印、平印及柔印油墨上有重要應(yīng)用價(jià)值。另外還有磷酸酯改性、多元酸酐改性、硅氧烷改性、長(zhǎng)鏈脂肪酸改性環(huán)氧丙烯酸酯等。中國(guó)環(huán)氧樹(shù)脂行業(yè)協(xié)會(huì)(www.epoxy-e.cn)專家表示，聚氨酯丙烯酸酯應(yīng)用的廣泛程度僅次于環(huán)氧丙烯酸酯，特別是在紙張、皮革、織物等軟性底材的光固化涂飾方面，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。但是由于它固化慢、價(jià)格相對(duì)較高，所以在光固化配方中較少作為主體齊聚物，而是作為輔助性功能樹(shù)脂使用。
20世紀(jì)80年代末期，出現(xiàn)了乙烯基醚系列、環(huán)氧系列等陽(yáng)離子機(jī)理固化成膜的齊聚物，即非丙烯酸酯齊聚物，這類齊聚物的固化不受空氣中氧的阻聚作用的影響，固化速度快，研發(fā)、應(yīng)用發(fā)展較快。人們已合成了既有自由基固化機(jī)理的丙烯酸酯基團(tuán)，又有氧離子固化機(jī)理的乙烯基團(tuán)的雜化齊聚物。中國(guó)環(huán)氧樹(shù)脂行業(yè)協(xié)會(huì)(www.epoxy-e.cn)專家表示，隨著UVCC的不斷發(fā)展以及人們環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，各種水性齊聚物不斷出現(xiàn)。有研究論文報(bào)道了用于光固化水性涂料的不飽和聚酯，還有以不同多元醇和多元酸合成的聚酯丙烯酸酯，固化產(chǎn)物具有較好的耐溶劑性和耐水性。
光活性單體也是重要的成分。傳統(tǒng)的溶劑型涂料通常需加入有機(jī)溶劑，以起到調(diào)節(jié)黏度的作用，這些有機(jī)溶劑一般不參與成膜反應(yīng)，在成膜時(shí)揮發(fā)到空氣中會(huì)造成環(huán)境污染。而在光固化體系中，光活性單體(活性稀釋劑)不但起到調(diào)節(jié)體系黏度的作用，而且通常都能參加固化成膜反應(yīng)，很少揮發(fā)到空氣中，賦予了體系環(huán)保特性。按分子中含有的反應(yīng)性基團(tuán)，活性稀釋劑分為單官能度、多官能度活性稀釋劑。研究表明：官能度越大固化速度越快、交聯(lián)程度越高。目前應(yīng)用最廣泛的活性稀釋劑是(甲基)丙烯酸酯類，其已經(jīng)發(fā)展為第三代活性稀釋劑，具有高反應(yīng)活性、低收縮率等優(yōu)點(diǎn)。
光引發(fā)劑是UVCC的關(guān)鍵組分，其作用是產(chǎn)生引發(fā)固化反應(yīng)的活性基團(tuán)，一般分為自由基聚合光引發(fā)劑和陽(yáng)離子聚合光引發(fā)劑。據(jù)中國(guó)環(huán)氧樹(shù)脂行業(yè)協(xié)會(huì) (www.epoxy-e.cn)專家介紹，陰離子光引發(fā)劑的研究較少，尚未發(fā)現(xiàn)商業(yè)應(yīng)用報(bào)道。自由基光引發(fā)劑分為裂解型和奪氫型2大類：裂解型自由基光引發(fā)劑多以芳基烷基酮衍生物為主，如苯偶姻衍生物、苯偶?？s酮衍生物、二烷氧基苯乙酮、a-羥烷基苯酮、a-胺烷基苯酮等，其中苯偶姻類是較早開(kāi)發(fā)的一種光引發(fā)劑，由于其黃變的缺點(diǎn)現(xiàn)在很少使用；而a-羥烷基苯酮是目前應(yīng)用開(kāi)發(fā)最為成功的一類光引發(fā)劑，國(guó)內(nèi)應(yīng)用最廣泛的是Ciba公司的IrOCUY 1173和Irgacure 184；奪氫型引發(fā)劑利用叔胺類光敏劑構(gòu)成引發(fā)劑/光敏劑復(fù)合引發(fā)體系，可抑制氧氣的阻聚作用、提高固化速度。
以筒鹽為代表的陽(yáng)離子引發(fā)劑，可快速引發(fā)齊聚體和單體固化成膜，且不受空氣中O，的阻聚作用的影響。人們已合成了幾種翁鹽，深入研究了翁鹽的引發(fā)行為，比較了它們的光引發(fā)效率，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：并不是所有的摘鹽都具有陽(yáng)離子引發(fā)功能。有效的翁鹽有：硫翁鹽、碘翁鹽、氮翁鹽、芳茂鐵鹽等，其負(fù)離子有[B (PhF5)4]-、PF6-、SbF6-、AsF6-等，固化速度大小取決于這些負(fù)離子的活性，研究發(fā)現(xiàn)其活性大小為 SbF6≥AsF6≥PF6≥BF4-[B(PhF5)4]-。由此表明：[B(PhF5)4]-的活性比SbF6-強(qiáng)，使用0.4%的[B(PhF5) 4]-的碘翁鹽，引發(fā)官能化的硅氧烷聚合物，其固化線速度可達(dá)457m/rain。由于SbF-具有一定毒性，因此[B(PhF5)4]-鹽有取代常用 sb-鹽的趨勢(shì)。此外，人們還研究了高分子光引發(fā)劑、可聚合性光引發(fā)劑，以克服小分子光引發(fā)劑分解后在固化膜中殘留的小分子或碎片對(duì)固化膜的劣化作用。
在實(shí)際應(yīng)用中，光固化體系往往還需要加入各種助劑，來(lái)滿足其它的使用要求。中國(guó)環(huán)氧樹(shù)脂行業(yè)協(xié)會(huì)(www.epoxy-e.cn)專家介紹說(shuō)，例如在有色體系(色漆、油墨等)中，需要加入顏料；為了達(dá)到良好的流動(dòng)平整性，需要加入流平劑；為了抑制體系中氣泡的形成，往往加入消泡劑；消光劑的加入則是為了降低固化膜的光澤，得到低光澤或亞光涂料。
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