溶剂型UV固化涂料组分

1、溶剂型 UV 固化涂料组分选择适宜的 uV 固化丙烯酸脂低聚物 (基料 )、活性稀释 剂、光引发剂、助剂和颜填料品种，并合理地 确定各基元组分 间配比，是设计 uV 固化涂料的技术关键。41 基料品种确定通常，采用环氧丙烯酸酯低聚物(ERA)和聚氨酯丙烯酸 酯低聚物(PUA)作为油性uV固化涂料的基料。当UV固化涂料要求涂膜具有耐热、耐化学药品和优良的力学性能时，可以采用改性的丙烯酸酯低聚物、调整活性稀释 剂品种及用鼍、确定合适的固化体系等技术措施。提升uV固化涂料的耐热性和耐化学药晶性可采用如下基料。(1) 用酚醛环氧制造乙烯基酯树脂：如陶氏化学的DERAKANE 470 300树脂即是酚醛

2、环氧型乙烯基酯树脂，其热变形温度为150C，同时增加了耐化学药品性。 9 |% R$ d: W8 g(2) 在乙烯基酯树脂分子中增加双键含量：在制造低聚物时，除采用丙烯酸类单体外，还应加入部分的二元不饱和羧酸, ?/ 5 N5 w2 |$ v N( (如反丁烯二酸等 )，如 DERAKANE411 400树脂的热变形温 $ # G: X# f l( I5 Q; W,度为118C。总之，uV固化涂料应用范围广，性能要求各异，应根据涂&料应用性能和涂膜服役环境，选用适宜的基料品种。+ W1 U W# r8 4. 2活性稀释剂 活性稀释剂可调节涂料黏度，改善施工性能，参与涂料固 化成膜反应，直接影响

3、涂料性能。丙烯酸 酯类活性稀释剂有 单官能度活性稀释剂，如丙烯酸一 2 一乙基己酯 (EHA) 、丙稀 酸一卢一羟乙酯和丙烯酸一芦一羟丙酯等；双官能度活性稀释剂，如 l， 3 一丁二醇二丙烯酸酯(BGDA)、1，4 一丁二醇二丙烯酸酯(BUDA)、丨，6 一己二醇二丙烯酸酯(HDDA)、一缩乙二醇 二丙烯酸酯 (DEGDA) 、新戊二醇二丙烯酸酯 (NPGDA) 、相对 分子质鼙为 400 的聚乙二醇二丙烯酸酯 (PEGDA)、新戊酯酸二丙烯酸酯(HPNDA)和二缩三丙二醇二丙烯酸酯(TPG DA)等；多官能度活性稀释剂，如三羟甲基丙烷三丙烯酸酯仃MtrA)、季戊四醇四丙烯酸酯(PETA)、二

4、聚季戊四醇六丙烯酸醞(DPHA)等。乙烯基醚类活性稀释剂的主要品种有三乙二醇二乙烯基醚(DVE 一 3)、1,4 一环己基二甲醇二乙烯基 醚(CHVE)、4 一羟丁基乙烯基醚(HBVE)、 十二烷基乙烯基醚 李桂林： UV 固化涂料(DDVE)和碳酸丙烯酯烯丙基醚(PEPC)等。TAIC和有机硅改性活性稀释剂是具有开发应用前景的活 性稀释剂品种。(1) TAlC的应用：1，3，5 一三烯丙基均三嗪一 2，4，6 一三酮又名三烯丙摹异氰脲酸酯(triallyisocyanurate，TAIC)或三烯丙基三聚异氰酸酯，是一种含杂环的多 官能烯烃单体。TAIC 在常温下十分稳定，可长期贮存，是一种低

5、黏度且 耐热性高的多官能度活性稀释剂，但 uV 固 化活性较低。由于 TA1C的加入，使涂膜的硬度提高。TA1C在uV固化涂料中能提高固化膜的硬度，使固化膜的热稳定性得到显著提高。虽然固化速率及固化膜对马口铁 的附着力有所下降，但仍是一种可供选择的多功能活性稀 释剂。(2) 有机硅改性活性稀释剂应用：有机硅改性活性稀释剂可改善 uV 固化涂料的流平、消泡等施工性；提高涂膜的耐候 性和耐水性。在表4中UV固化涂料基础配方内分别加入不 /同量的有机硅改性活性稀释剂，考察其对uV固化涂料固化速 度、涂膜耐候性和耐水性等影响。-表 4 Uv 固化涂料基础配方 7 ?) , J# C7 ETable 4

6、 Basic formulatio n of UV curi ng coati ngs把几种有机硅改性涂膜经户外曝晒 1 年表明，其光泽保 持率明显提高。用于 PVC 板和竹木地板等的 商品uV固化涂料时，为了适应高速固化的要求，一般加入1%左右的三乙醇 胺以提高固化速率，但这种涂膜放置在阳光下晒6 h以上会明 显变黑，用有机硅改性活性稀释剂配制的涂膜没有变黑的现 象。有机硅改性活性稀释剂省去了三乙醇胺， 避免了商品涂 膜经过日晒后泛 黑的问题。 w另外，有机硅改性活性稀释剂使 uV同化涂膜的耐水性提 高，只要有0. 5% 1. 0%的有机硅，就 可以保护完全使uV固化涂膜疏水。一试验证明：随

7、着有机硅改性活性稀释剂在 uV 固化涂料中 用量的增加，涂料的流平性随之改善、消 泡效果随之提升、涂 膜表面张力随之降低。当涂膜含有机硅为 2. 13%时，其表面 张力比未加有机 硅涂膜低 2 / e! Z- B - 9 p% T0 ?7k VmN/m。在设计UV固化涂料配方 时，采用以Si C键连接方式的有机硅改性活性稀释剂提供了产品创新、值得探寻的途径。4. 3 光引发剂正确选择光引发剂体系，克服和减轻氧阻聚作用，提升固 化速度是设计 uV 固化涂料配方的霞要环 节。在基本涂料配 方的成膜物确定后，影响 uV固化涂料固化速度与效果的主要 因素是光固化的引发剂体系，包括光引发剂种类、用量、光

8、增 敏剂的配伍等匹配技术。讨论光引发 剂影响示例时，所采用 UV固化涂料基础配方见表5。表 5 UV 固化涂料基础配方 8 a0 T U. b0 NTable 2 Basic formulation of UV cuing coatings注：丙烯酸酯低聚物由 60%的聚氨酯丙烯酸酯和 40%环氧丙烯酸酯 组成。采用的光引发剂有 Irgacure 651、Irgacure 184、二苯甲酮； 有机胺有三乙胺、三乙醇胺、二甲基苯胺 和活性胺单体 A300 等。由实验可知：使用 Irgacure 651 和 Irgacure 184 引发剂的 uV 固化涂料的固化速度相近，后者略大于 前者；二苯甲

9、酮最 差。当光引发剂 Irgacure 651 与 Irgacure184 配伍作用时，不产 生协同效应，其固化效果与单独使用相当；而它们与 3%的二 苯甲酮配伍使 用时，提高固化速度效果较为明显。这是由于 Irgacure 651 和 Irgacure184的有效吸收波长都在365 nm左 右，而二苯甲酮的最大吸收波长为254 nm左右。当其相互配 伍使用时，是同时有效利用了 254 rim 和 365 nm 的紫外线能 / 0 C1 k1 u; n 量，相当于提高了紫外线辐照剂量，所以不同特征吸收波长的 光引发剂合理配合使用能提高固化速 率。实验还可发现：增加光引发剂用量，可缩短固化时间，

10、但光引发剂用量超过4%5%以后，再增加 光引发剂用量不仅 对缩短固化时间效果甚小，反而使涂膜性能变坏。设计 uV 固化涂料配方时，可供选用的光引发剂品种除自由 基引发剂外，还有阳离子光引发剂 (碘翰 盐、硫豁盐和芳茂铁盐)、芳香重氮盐、有机铝配合物一硅烷体系和混杂固化剂体系等。一44 助剂在设计 uV 固化涂料配方时，选用适当的促进剂、偶联剂、 消光剂、流变剂和消泡剂等特效助剂是 必要的。通常，在以环 氧丙烯酸酯、 TPGDA 、邻苯二甲酸一缩二乙二醇二丙烯酸酯, P/ y% J A! (PDDA) 和安息香双甲醚组成的 uV 固化体系中，需加入 1的 促进剂、 2的偶联剂 (KH 一 570

11、)、适 量的流变剂(BYK 300)和 消泡剂(5400 PII)。如在涂料中加入 KH 一 570后，可明显增加 涂膜与玻璃基材之间的附着力，同 时增加涂膜的硬度。另外，除选用低黏度的聚醚型聚氨酯丙烯酸酯、 PDDA 、己 二醇二丙烯酸酯、光引发剂外，还加入 钛酸酯偶联剂，提升涂 料施工性、降低涂料黏度。随着 uV 固化涂料不断拓展应用领域，根据被涂物件的使 用要求，可供选用的助剂还有热阻聚剂、 增感剂、着色剂，填充 剂、稳定剂等。45 颜填料为配制uV固化色漆，可选用在近紫外和蓝光区有强吸收的光引发剂(如 2 一氯代硫杂蒽酮，CTX)。对于涂膜较厚的色 漆，可选用酰基氧化膦类光引发剂，它在近紫外有吸收，但消光