紫外光固化涂料的发展及应用.doc

紫外光固化涂料的发展及应用 时间：2010-02-25 0前言紫外光(UV)固化涂料第一份专利诞生在1947年，经过半个多世纪的发展，UV固化涂料已经成为较为成熟的技术，特别是随着人们环保意识的提高，生产和研究人员更加注意UV固化涂料的开发和应用。UV固化涂料是一种绿色环保型涂料，它完全符合“4E”原则，一般UV固化能耗为热固化的1／5，且UV固化涂料含挥发组分较少，污染小，最吸引研究人员和开发商的是UV固化涂料能减少原材料消耗，有利于降低经济成本。在过去的几年中，UV固化涂料在光纤涂层、CD涂层／DVD粘合剂、信用卡、木材、饮料罐、食品包装、杂志封面、医疗器械和汽车行业中都有着十分迅速的发展。UV固化涂料拥有巨大的市场潜力，其在整个涂料产品中的比例正在逐年增长。随着UV固化应用范围的日益扩大，在技术上也有重要突破，UV固化涂料与粉末涂料相结合，发展了UV固化粉末涂料，与水性涂料结合发展了、UV固化水性涂料，这早已成为研究的热点，且技术正处于不断成熟中，具有很大的发展前景。本文从单体、低聚物、光引发剂及助剂角度，总结了近年来有关UV固化涂料的研究进展，并详细介绍了两种具有巨大发展潜力的应用领域。1 UV固化涂料的组成? ? UV固化涂料主要由低聚物、单体、光引发剂及助剂组成。UV固化的主要反应历程是由辐射引起光引发剂分解，生成活性自由基引发单体／低聚物聚合交联。因此，光引发剂的引发效率对于配方的成本以及光固化速率起着致关重要的作用，同时围绕引发剂问题也产生了不同的固化技术，例如：混杂固化、光暗固化等。低聚物组成了固化膜交联网状结构的骨架，它是产品物理化学性能的主要决定因素，多官能团单体一方面对于配方起到稀释作用，提高可加工性能，另一方面对于光固体系的聚合速度影响很大。因此，急待发展的技术包括引发效率高而低价格的光引发剂，无毒或毒性小的单体，低粘度低聚物等等。1．1单体和低聚物单体和低聚物的主要特征是含有端基双键，它是光固化成膜的物质基础，在光固化成膜物质的研究和改性中，其研究的主要思路是：通过化学手段，将含有双键的单体连接在树脂上，使树脂具有光固化活性。其中丙烯酸酯是经常被使用的改性物质。近来，随着合成技术和分子设计技术的进步，合成了许多具有枝形结构的光固化成膜物质。例如：邹剑华等人采用“发散法合成了在分子链中同时含有酰胺键和酯键以及端基丙烯酸化的超支化分子，由于其具有优异的性能有望开发出性能更好的涂料。目前丙烯酸酯仍然是光固化领域最常使用的齐聚物，占整个市场的82％，其它常用的齐聚物还有：环氧类树脂和不饱和树脂，均占8％。但传统的光固化齐聚物，如环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、丙烯酸酯化聚酯(或聚醚)以及不饱和聚酯一般都具有较高的粘度，而且随其相对分子质量提高粘度迅速增大。因而常需加入单体，但其影响涂膜性能，而且对皮肤有刺激性。因此，解决光固化树脂的粘度问题成为光固化涂料研究中的重点，随着此问题的解决，将会大量减少小分子稀释剂的用量，减少小分子物质排放量。超支化聚合物是解决树脂粘度的一个方向。超支化聚合物独特的三维分子结构使其具有低粘度、高反应活性和良好的相溶性等优良性能。它还使固化膜的收缩率小，从而具有良好的基材附着性能。寇会光等人报道了超支化聚(胺一酯)的合成。另外，魏焕郁等人对超支化聚合物的结构特征与合成做了一定的研究。为聚合物超支化奠定了理论基础。1．2光引发剂光引发剂是光固化的核心技术，它的性能决定了UV固化涂料的固化程度和固化速率。许多光固化涂膜的弊病都是由于光引发剂引发效率低或是加入填料的影响，为了满足不断增加的工业需求，开发更新、更快、具有独特性能的光引发剂已经成为UV固化技术研究的一个重要方面。目前引发剂类型有：1．2．1??自由基光引发剂自由基型引发剂分为：裂解型和夺氢型。裂解型引发剂有安息香醚类、苯偶姻类、苯乙酮类、硫杂蒽酮类等，此类引发剂的缺点是在空气中受02的影响，对光引发剂有阻聚作用，影响固化速度以及固化程度。另一种夺氢型引发剂利用叔胺类光敏剂构成引发剂／光敏剂复合引发体系，可抑制02的阻聚作用，提高固化速度。尽管自由基型光引发剂存在着一些不足，但却具有价格低的优势，所以目前仍广泛应用，人们对研究开发高活性的自由基型引发剂也保持着浓厚的兴趣，瑞士汽巴公司推出的新型引发剂BAPO(双芳酰基磷氧化合物)，引发效率高、可深层固化，还具有“光漂白作用。有些高效引发剂可使固化时间缩短至毫秒级内。1．2．2阳离子光引发剂阳离子光引发剂是另一种非常重要的光引发剂，包括重氮盐、二芳基碘翁盐、三芳基硫翁盐、烷基翁盐、铁芳烃盐、磺酰基酮及三芳基硅氧醚。其优点是：不受氧气的影响。近来有用阳离子引发剂和自由基引发剂混杂趋势。王文志等人用合成的二苯基碘铃六氟磷酸盐作光引发剂，对不同比例