紫外光固化涂料

1、紫外光固化涂料及其納米改性,1. 紫外光固化涂料(Ultraviolet Curing Coatings)的介紹2. 納米技術(shù)改性紫外光固化涂料,紫外光固化涂料(UVCC)的國內(nèi)外現(xiàn)狀,國 外 1968年Bayer研發(fā)了第一代UVCC木器涂料，全球年增長率保持10～15％。 歐、美、日三地UVCC產(chǎn)量占全球UVCC市場95％的份額。 全球涂料市場，UVCC占其它涂料產(chǎn)品份額

2、為15％，預(yù)計到2015年達到30％。,國 內(nèi) 我國于70年代開始研發(fā)UVCC； 80年代，發(fā)展緩慢； 90年代，得到快速的發(fā)展； 目前UVCC的產(chǎn)量年增長率為40～60％, 是全球發(fā)展最快的地區(qū)。,UVCC的特點,Efficiency(高效)Energy Saving(節(jié)能) Enabling(適應(yīng)性廣)Economy(經(jīng)濟)Environmental

3、Friendly(環(huán)境友好) 符合 “5E”原則，符合21世紀環(huán)保綠色涂料新標準。,UVCC的主要組分,光引發(fā)劑(3~5%)預(yù)聚物(40~60%)活性稀釋劑(40~60%)助劑(0.2~1%),UVCC的應(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

4、 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,UVCC的發(fā)展方向,,優(yōu)點：(1) 以水為稀釋劑、不燃燒、設(shè)備易 清洗

5、 (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

6、形成優(yōu)良的厚涂層(125μm) (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。,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

7、) 紅外線吸收涂料 (6) 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,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)

8、 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

9、善了納米粒子與UV涂料體系的相溶性 2.改善了共聚接枝改性的納米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2～3H提升到5～6H (2) 耐磨性由9.6mg提升到2.3mg (500g/500r) (3) 納米粒子的

10、穩(wěn)定性達到60d以上 (4) 附著力100％(劃格法),溶膠－凝膠原位雜化改性,,,改型后UV涂料的性質(zhì)：,(1) UV涂料的硬度由2～3H提升到6H (2) 耐磨性由9.6mg提升到1.7mg (500g/500r) (3) 納米粒子的穩(wěn)定性達到90d以上 (4) 附著力100％(劃格法),特點： 1. 納米粒子無需表面改性即可實現(xiàn) 在

11、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,謝 謝！,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,光引發(fā)劑 目前常用的：

12、 1. 自由基型 2. 陽離子型 今后的發(fā)展方向： 1. 可見光型 2. 水溶性型 3. 高分子型,預(yù)聚物 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)

13、起決定作用,預(yù)聚物 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. 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

14、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,活性稀釋劑 活性稀釋劑的作用，調(diào)節(jié)UVCC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UVCC (2) 揮發(fā)性、氣味、毒性均要小 (3) 活性大、官能度

15、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

16、的發(fā)展方向： (1)烷氧基化 乙氧基化(－CH2－CH2－O－)、 丙氧基化(－CH2－CH2－CH2－O－) (2)烯基醚化 乙烯基醚化(CH2＝CH－O－)、 丙烯基醚化(CH2＝CH－CH2－O－) 特點：粘度低、稀釋能力強、活性高、毒性低,光引發(fā)劑的引發(fā)UVCC固化機理：,1.

17、 裂解型自由基光引發(fā)劑（PI1） 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（PI2） 機理：,(1) 二苯甲酮及其衍生物 (2) 硫雜蒽酮及其衍生物,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。

18、 (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－,1.可見光引發(fā)劑 UVCC光引發(fā)劑一般對波長在300～400nm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。,2.水性引