1、UV固化涂料技術(shù)簡介紫外光固化涂料及其納米改性第一部分一、紫外線固化涂料的定義 紫外線固化涂料是一種通過紫外線照射裝置的照射，在短時間內(nèi)吸收紫外線能量快速固化的材料。二、電磁波的分類紫外線固化的有效波長為 nm200300nm 為短波長，對UV膠表面固化有效300400nm 為長波長，對UV膠深部固化有效高壓汞燈的代表波長三、紫外線固化的優(yōu)點固化速度快，便于流水線操作如果沒有進行紫外線照射就不會固化，涂布更加簡便無溶劑型，作業(yè)效率高可以做成各種顏色的固化物四、輻射固化技術(shù)領(lǐng)域以及價值家具建材（木器、紙張、PVC扣板涂料）食品包裝印刷、套印清漆，脫模涂料等汽車、摩托車燈，儀表盤以及外殼等消費產(chǎn)品

2、（塑料、運動器材、鏡面涂層）電子通訊（印刷電路版、PCB保護層，光纖）Efficiency(高效)Energy Saving(節(jié)能) Enabling(適應(yīng)性廣)Economy(經(jīng)濟)Environmental Friendly(環(huán)境友好) 符合 “5E”原則，符合21世紀(jì)環(huán)保綠色涂料新標(biāo)準(zhǔn)。五、紫外線固化的缺點原則上，紫外線無法透過的材料無法使用UV膠進行固化被擋住無法照射的部分不能固化著濃色困難深部固化困難固化時一定要有UV照射設(shè)備附帶其他固化功能的紫外線固化樹脂，可以克服掉以上的缺點紫外線固化樹脂改性環(huán)氧 丙烯酸樹脂環(huán)氧樹脂陽離子聚合改性聚氨酯丙烯酸樹脂丙烯酸樹脂自由基聚合改性硅系丙烯酸

3、樹脂六、紫外線固化樹脂的種類 機械強度大柔韌性好具有硅膠的特性七、UVCC的主要組分光引發(fā)劑(35%)預(yù)聚物(4060%)活性稀釋劑(4060%)助劑(0.21%)UV固化涂料光固化低聚物光固化單體光聚合引發(fā)劑填充劑粘接劑其他UV的組成組 分性 能 影 響用 量成 本預(yù)聚物（Oligomer）影響耐磨性，硬度，附著力，光澤，固化速度等重要性能2040高單體（Monomer）影響粘度，固化速度，硬度等性能1030中溶劑（Solvent）影響粘度，燒底性，附著力性能4060低光敏劑（PI）影響固化速度，固化后氣味，黃變等性能510高助劑（Additive）影響氣泡，流平，潤濕性等性能0.51高其

4、他各種填料，增強劑，染料等提供特殊性能510/八、UV應(yīng)用 1. UV木器涂料 UV膩子漆、UV底漆、UV面漆。 2. UV紙張涂料 書刊封面、明信片、廣告宣傳紙、商品 外包裝紙盒、紙幣表面等。 3. UV塑料涂料 汽車部件、光盤、信用卡等塑料基材。 4. UV金屬涂料 適用于鋼材防銹、金屬標(biāo)牌裝飾、彩 涂鋼板、易拉罐加工、鋁合金門窗保護等。 5. UV光纖涂料 6. 皮革用UV涂料 7. UV光盤保護涂料 8. 汽車工業(yè)用UV涂料 九、光固化性樹脂成構(gòu)成分環(huán)氧樹脂紫外線 固化樹脂丙烯酸樹脂自由基斷裂陽離子斷裂聚合的比較（自由基聚合）開始反應(yīng)光成長反應(yīng)光重合開始剤自由基丙烯酸樹脂自由基斷裂自由

5、基聚合生長反應(yīng)I R (丙烯酸酯)IRIRRIRR停止反應(yīng)IR IRIRRI開始反應(yīng)I (開始劑)I(自由基)h氧的影響IRO2不活性物質(zhì)IROO聚合的比較（陽離子聚合）環(huán)氧樹脂陽離子斷裂開始反應(yīng)光成長反應(yīng)重合開始剤Lewis酸產(chǎn)生陽離子聚合開始反應(yīng)I (開始劑)HX-(質(zhì)子酸)h停止反應(yīng)無氧的影響無生長反応HX - E (環(huán)氧樹脂)HE+X - HE+X - EHEE+X - HEE+X -EHEEE+X - 聚合的比較紫外線hLewis酸B酸光聚合低聚物光聚合單體聚合反應(yīng)固化物光自由基聚合開始劑光陽離子聚合開始劑自由基陽離子丙烯酸樹脂環(huán)氧 樹脂十、UV的發(fā)展方向 優(yōu)點：(1) 以水為稀釋劑

6、、不燃燒、設(shè)備易 清洗 (2) 無毒性、刺激性、無VOC排放 (3) 可得到極薄的涂層，降低成本 缺點：(1) 光澤度低、耐洗滌性差 (2) 固化前需預(yù)干燥等 1. UV水溶性涂料 2. UV粉末涂料 優(yōu)點：(1) 無需稀釋劑 (2) 涂膜收縮率低，與基材附著力高 (3) 可形成優(yōu)良的厚涂層(125m) (4) 噴涂濺落的粉體可回收利用 UV粉末涂料比UV液體涂料更具技術(shù)、 經(jīng)濟、環(huán)保優(yōu)勢，真正的 “5E”涂料。十一、納米技術(shù)改性UV涂料 納米技術(shù)在涂料中應(yīng)用可獲得特殊的功能涂料。 (1) 抗菌涂料 (2) 抗紫外線涂料 (3) 抗輻射涂料 (4) 抗靜電涂料 (5) 紅外線吸收涂料 (6)

7、隱身涂料等納米SiO2改性紫外光固化涂料 目的：提高涂料的硬度、耐磨性、抗紫外 線的性能等。 改性方法： (1) 填充法 (2) 原位雜化法 (1) 填充法直接填充納米SiO2存在問題： (1) 有機相無機相之間相溶性差 (2) 難分散，易團聚 (3) 穩(wěn)定性差 解決方法：對納米SiO2進行表面有機化改性 納米SiO2表面改性得依據(jù)： 圖1 納米SiO2的表面狀態(tài)表面改性的方法： (1) 醇酸酯化法 (2) 表面活性劑改性法 (3) 偶聯(lián)劑改性法 (4) 共聚接枝改性 偶聯(lián)劑(KH-570)改性法： 共聚接枝改性法： 改性方法的優(yōu)缺點： 1. 改善了納米粒子與UV涂料體系的相溶性 2.改善了共

8、聚接枝改性的納米SiO2在涂料中的穩(wěn)定性 3. 在涂料中的粒徑較大 4. 涂膜光澤較差 添加表面共聚接枝改性的納米SiO2，UV 涂料的性能： (1) UV涂料的硬度由23H提升到56H (2) 耐磨性由9.6mg提升到2.3mg (500g/500r) (3) 納米粒子的穩(wěn)定性達到60d以上 (4) 附著力100(劃格法) 2、溶膠凝膠原位雜化改性 特點： 1. 納米粒子無需表面改性即可實現(xiàn) 在涂料體系中均勻分散 2. 改性后的UV涂膜質(zhì)量高于填充法 3. 反應(yīng)條件簡單，成本較低 第二部分預(yù)聚物與引發(fā)劑一、預(yù)聚物種類與特性 性能種類固化速度硬度粘度柔韌性黃變環(huán)氧丙烯酸酯（EA）1112231

9、聚氨酯丙烯酸酯（PUA）1313122313聚酯丙烯酸酯(PEA)2313231312純丙烯酸酯33120.513注：1：高（優(yōu)）；2：中；3：低（差） 1.不飽和聚酯 主要由二元酸及其酸酐與二元醇縮聚制得。 2. 環(huán)氧丙烯酸酯3、預(yù)聚物的特性 環(huán)氧丙烯酸酯由于環(huán)氧化合物是產(chǎn)品的主要骨架，故性能設(shè)計范圍窄，黃變重，分子量低收縮大導(dǎo)致在塑料上附著不佳，在UV硬涂料中應(yīng)用較少。 聚酯丙烯酸酯粘接性較好，但耐水解性，耐候性差，一般很少用于UV硬涂料。而聚氨酯丙烯酸酯產(chǎn)品性能變化范圍寬，分子中的氨酯鍵能形成氫鍵，受力時氫鍵打開，故有優(yōu)異的耐磨性，并能緩和固化時的變形，附著較好，是UV硬涂料的首選預(yù)聚物

10、。二、預(yù)聚物具體特點： 1. 主要的成膜物質(zhì) 2. 分子量大，粘度高 3. 對涂膜性質(zhì)起決定作用 3. 聚氨酯丙烯酸酯 產(chǎn)品的合成是利用了異氰酸酯中的異氰酸根(-NCO)與長鏈二醇和丙烯酸羥基酯中的羥基(-OH)反應(yīng)，形成NHCOO(氨基甲酸酯)而制得。 4. 聚酯丙烯酸酯 由多元醇與丙烯酸酯制得。 5. 聚醚丙烯酸酯 主要是聚乙二醇、聚丙二醇的丙烯酸酯。 今后發(fā)展的方向： 6. 有機硅預(yù)聚物 7. 有機氟預(yù)聚物 8. 低粘度預(yù)聚物 9. 水溶性預(yù)聚物三、活性稀釋劑活性稀釋劑的作用，調(diào)節(jié)UV的粘度，同時參與成膜。 選擇原則： (1) 粘度低、稀釋能力強、易溶于UV (2) 揮發(fā)性、氣味、毒性均

11、要小 (3) 活性大、官能度適中、聚合收縮率小 現(xiàn)有稀釋劑種類： 1.單官能度 苯乙烯、乙酸乙烯酯、N乙烯基吡咯烷酮、 單官能度丙烯酸酯等。 2.二官能團 代表產(chǎn)品：TPGDA(三縮丙二醇二丙烯酸酯)、HDDA(己二醇二丙烯酸酯)、NPGDA(戊二醇二丙烯酸酯)等。 3.三官能團 代表產(chǎn)品：TMPTA(三羥甲基丙烷三丙烯酸酯)、PETA(季戊四醇三丙烯酸酯) 活性稀釋劑的發(fā)展方向： (1)烷氧基化 乙氧基化(CH2CH2O)、 丙氧基化(CH2CH2CH2O) (2)烯基醚化 乙烯基醚化(CH2CHO)、 丙烯基醚化(CH2CHCH2O) 特點：粘度低、稀釋能力強、活性高、毒性低四、光引發(fā)劑

12、目前常用的： 自由基型 陽離子型 今后的發(fā)展方向： 可見光型 水溶性型 高分子型 光引發(fā)劑的引發(fā)UV固化機理：1. 裂解型自由基光引發(fā)劑 機理： (1) 苯偶姻及其衍生物 (2) 苯偶酰及其衍生物 (3) 苯乙酮及其衍生物2. 提氫型自由基光引發(fā)劑 機理： (1) 二苯甲酮及其衍生物 (2) 硫雜蒽酮及其衍生物3、陽離子光引發(fā)劑的機理： 吸收紫外光后，發(fā)生光解產(chǎn)生超強質(zhì)子酸，從而引發(fā)陽離子預(yù)聚物和活性稀釋劑陽離子聚合。 (1) 芳基重氮鹽： (2) 二芳基碘鎓鹽 (3) 三芳基硫鎓鹽 (4)芳基茂鐵鹽 其中產(chǎn)生強質(zhì)子酸的陰離子有： SbF6 ， AsF6 ， PF6 ， BF4 4、可見光引發(fā)

13、劑 UVCC光引發(fā)劑一般對波長在300400nm的紫外光敏感,可見光引發(fā)劑對500nm以上的可見光敏感。 應(yīng)用于信息、計算機、激光技術(shù)等領(lǐng)域。 5.水性引發(fā)劑 在原有引發(fā)劑分子上引入氨基、磺酸基等水溶性基團，主要應(yīng)用于水性光固化涂料。 6. 大分子引發(fā)劑 在原有引發(fā)劑分子上引入含不飽和雙鍵的活性聚合單體或在大分子化合物上引入光引發(fā)劑兩條路徑，優(yōu)點是沒有分子碎片放出。其他 1. 消泡劑 具有鋪展、滲透性，降低氣泡膜的表面張力 2. 流平劑 提高涂料的流動性，克服涂膜的縮空、針孔、 橘皮、流掛等弊病 3. 潤濕、分散劑 用來提高顏料在涂料中的懸浮穩(wěn)定性第三部分 工藝流程簡要單液型涂料的工藝丙烯酸樹脂助劑填料溶劑分散顏料檢驗過濾包裝單體種類與特性 性能種類硬度光澤度柔韌性附著力固化速度單體官能基增加單體官能基減少施工流程真空電鍍涂裝基材包裝檢驗預(yù)處理噴UV電鍍底漆UV曝光60