核心提示：紫外光固化涂料以高能量的紫外光為涂料固化的能源，通過(guò)光引發(fā)劑吸收紫外光，產(chǎn)生活性自由基，進(jìn)而引發(fā)可光固化的樹脂發(fā)生一系列聚合反應(yīng)，使涂膜固化。其固化速度快、能量利用率高、節(jié)省能源、涂料100%反應(yīng)成膜、無(wú)溶劑揮發(fā)污染，是新一代環(huán)保型涂料。它具有高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨性、高光澤、高耐溶劑性等性能，在許多表面涂裝領(lǐng)域得到應(yīng)用。本文以丙烯酸酯化的聚酯、二丙烯酸酯齊聚體、CAB551-0.01樹脂為主要成膜物開發(fā)出可快速固化、綜合性能優(yōu)良的五金底材用UV固化涂料，并研究了預(yù)聚體結(jié)構(gòu)、光引發(fā)劑及稀釋劑等對(duì)涂層性能的
紫外光固化涂料以高能量的紫外光為涂料固化的能源，通過(guò)光引發(fā)劑吸收紫外光，產(chǎn)生活性自由基，進(jìn)而引發(fā)可光固化的樹脂發(fā)生一系列聚合反應(yīng)，使涂膜固化。其固化速度快、能量利用率高、節(jié)省能源、涂料100%反應(yīng)成膜、無(wú)溶劑揮發(fā)污染，是新一代環(huán)保型涂料。它具有高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨性、高光澤、高耐溶劑性等性能，在許多表面涂裝領(lǐng)域得到應(yīng)用。本文以丙烯酸酯化的聚酯、二丙烯酸酯齊聚體、CAB551-0.01樹脂為主要成膜物開發(fā)出可快速固化、綜合性能優(yōu)良的五金底材用UV固化涂料，并研究了預(yù)聚體結(jié)構(gòu)、光引發(fā)劑及稀釋劑等對(duì)涂層性能的影響，涂料廣泛用于五金底材制品的表面涂裝。
1樹脂、單體的選擇
在設(shè)計(jì)五金UV固化涂料配方時(shí)，除考慮其整體的固化、轉(zhuǎn)化速率外，還應(yīng)考慮主體樹脂、單體的選擇，因此配方中我們多數(shù)選擇了酸性的齊聚物。主體樹脂：搭配提供最基本的配方骨架，保證基本的附著力、拉伸率。丙烯酸酯化的聚酯，低黏度、固化速度快，主要提供固化膜良好的柔韌性和一定黏附力。二丙烯酸酯齊聚體提供硬度、快速固化性能和良好的附著性，但其過(guò)高的脆性又限制了它在配方中的用量不能過(guò)高，加之在體系中又不可能完全轉(zhuǎn)化，因此配方中單官能度活性稀釋劑的用量不能太高，這將導(dǎo)致涂料黏度過(guò)大，所以配方中選擇了大量能降低黏度的單體。一方面降低黏度，一方面促進(jìn)涂膜的流平，獲得表面更加平整的固化膜。丙烯酸酯的官能單體和齊聚物能改善底材的潤(rùn)濕性，且能提供配方的可調(diào)整性(高固含量)，降低配方黏度而不影響其性能。三甲基丙烯酸酯單體屬于酸性單體，丙烯酸乙酯對(duì)基材有侵蝕性，可提高附著力。在整體配方中，三官能度功能單體與丙烯酸類預(yù)聚體樹脂有良好的相容性，具有低黏度、高固化速度，可提高固化膜的柔韌性，增強(qiáng)附著力，并賦予漆膜良好的耐磨性、硬度及光澤。季戊四醇三丙烯酸酯用于提高交聯(lián)密度、快速固化，柔韌性佳，也作為活性稀釋劑。帶有羥基的多元丙烯酸酯本身黏度較大，羥基可賦予固化膜一定的附著力促進(jìn)作用，多官能特性可彌補(bǔ)PUA聚合的活性不足，并提高固化膜的交聯(lián)密度，增加涂料的封閉性能。
2.CAB在光固化體系中的應(yīng)用
對(duì)CAB551-0.01(醋酸丁酸纖維素)的應(yīng)用，存在不同的見解。實(shí)際上，CAB促進(jìn)流平是在溶劑揮發(fā)過(guò)程中進(jìn)行的，成膜后會(huì)分布在膜的表面，那主要還是在干燥的前半段過(guò)程，在溶劑揮發(fā)后的半段UV固化過(guò)程中，還必須要有干燥梯度，否則容易出現(xiàn)收縮導(dǎo)致的流平性不良問(wèn)題。選用CAB，主要是看重其在UV涂料中的混溶性，其次是其本身含交聯(lián)性雙鍵，可以微弱地參與UV聚合，與UV涂料形成一個(gè)整體。
3.光引發(fā)劑的選擇
光引發(fā)劑能吸收紫外線能量，產(chǎn)生游離基，再引發(fā)低聚物及單體實(shí)現(xiàn)聚合、交聯(lián)，使體系固化成膜。選擇光引發(fā)劑應(yīng)從光引發(fā)效率、價(jià)格、污染、毒性、穩(wěn)定性等方面考慮。奪氫型光引發(fā)劑黃變系數(shù)較大，一般應(yīng)選擇裂解型光引發(fā)劑。實(shí)驗(yàn)中采用Irgacure184，可以有效提高涂膜的耐黃變性。光引發(fā)劑用量對(duì)涂料固化性能和貯存期有較大影響。當(dāng)其質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于2%時(shí)，固化速率與其質(zhì)量分?jǐn)?shù)成正比；當(dāng)其質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于2%時(shí)，固化速率與其質(zhì)量分?jǐn)?shù)的關(guān)系不大。但其質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)4%時(shí)，涂料貯存期下降。綜合考慮，光引發(fā)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)以3%為宜。
4.助劑的選擇
流平劑可有效降低涂料表面及組分之間的張力，改善涂料混溶性，增加流動(dòng)性，便于施工，使涂膜表面光滑、平整、無(wú)針孔、縮孔、刷痕和橘皮等表面缺陷。配方中添加含羥基聚二甲基硅氧烷成分的TegoRad2200流平劑，可有效改善漆膜的平滑性、抗劃傷性、流動(dòng)性、流平性和不黏性，試驗(yàn)表明：添加0.5%TegoRad2200，即可達(dá)到不錯(cuò)的使用效果。
5.稀釋劑的選擇
光固化涂料中所用的惰性溶劑應(yīng)當(dāng)是沸點(diǎn)較低的易揮發(fā)溶劑，即可在濕膜放置閃干過(guò)程中揮發(fā)掉，不易帶入固化膜中。丙烯酸乙酯在本體系中起調(diào)節(jié)黏度的稀釋劑作用。以季戊四醇三丙烯酸酯作為低聚物交聯(lián)劑，增加交聯(lián)密度，加快固化速度。稀釋劑用量根據(jù)要求的黏度在適當(dāng)范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。
6.五金UV固化涂料最常見的問(wèn)題
五金UV固化涂料最常見的問(wèn)題是漆膜干燥后易起麻點(diǎn)，引起麻點(diǎn)的主要原因有2個(gè)：一是樹脂體系凝膠結(jié)構(gòu)決定的表面驅(qū)動(dòng)張力(晶析)，另一個(gè)是稀釋劑的揮發(fā)梯度和溶解力控制。這2個(gè)因素隨固化速率的匹配決定著麻點(diǎn)出現(xiàn)的狀況。如果在膜厚較高的前提下，流平越好相當(dāng)于流平次數(shù)越多，一次厚涂相對(duì)薄涂就有充足的潤(rùn)濕、干燥時(shí)間，樹脂之間的互溶性和稀釋劑的影響因素減少，可顯著改善麻點(diǎn)現(xiàn)象。一般來(lái)說(shuō)，固含量高，麻點(diǎn)少。但如果要薄涂，則必須要在流平時(shí)間上做文章才能改善麻點(diǎn)問(wèn)題，包括主體樹脂的黏度(高官能低黏度)、引發(fā)劑的用量(盡可能少)、稀釋劑的揮發(fā)速率及用量、表面助劑的選用方面都要作相應(yīng)的調(diào)整。
結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)試驗(yàn)，選用丙烯酸酯化的聚酯、二丙烯酸酯齊聚體、CAB551-0.01樹脂為主要成膜物開發(fā)出五金底材用UV固化涂料，在紫外光照射下可快速固化，具有優(yōu)異的附著力、高光澤、耐磨性和耐老化性，以及良好的耐醇性、耐濕熱性和長(zhǎng)效貯存穩(wěn)定性，廣泛應(yīng)用于汽車部件、器械、五金電鍍等底材的表面涂飾。
