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1、UV固化涂料技术简介,紫外光固化涂料及其纳米改性,第一部分,一、紫外线固化涂料的定义 紫外线固化涂料是一种通过紫外线照射装置的照射，在短时间内吸收紫外线能量快速固化的材料。,二、电磁波的分类,紫外线固化的有效波长为 nm,200300nm 为短波长，对UV胶表面固化有效 300400nm 为长波长，对UV胶深部固化有效,高压汞灯的代表波长,三、紫外线固化的优点,固化速度快，便于流水线操作 如果没有进行紫外线照射就不会固化，涂布更加简便 无溶剂型，作业效率高 可以做成各种颜色的固化物,四、辐射固化技术领域以及价值,家具建材（木器、纸张、PVC扣板涂料） 食品包装印刷、套印清漆，脱模涂料等 汽车、
2、摩托车灯，仪表盘以及外壳等 消费产品（塑料、运动器材、镜面涂层） 电子通讯（印刷电路版、PCB保护层，光纤）,Efficiency(高效) Energy Saving(节能) Enabling(适应性广) Economy(经济) Environmental Friendly(环境友好) 符合 “5E”原则，符合21世纪环保绿色涂料新标准。,五、紫外线固化的缺点,原则上，紫外线无法透过的材料无法使用UV胶进行固化 被挡住无法照射的部分不能固化 着浓色困难 深部固化困难 固化时一定要有UV照射设备,附带其他固化功能的紫外线固化树脂，可以克服掉以上的缺点,紫外线固化树脂,改性环氧 丙烯酸树脂,环氧树
3、脂 阳离子聚合,改性聚氨酯丙烯酸树脂,丙烯酸树脂 自由基聚合,改性硅系 丙烯酸树脂,六、紫外线固化树脂的种类,机械强度大,柔韧性好,具有硅胶的特性,七、UVCC的主要组分,光引发剂(35%) 预聚物(4060%) 活性稀释剂(4060%) 助剂(0.21%),UV固化涂料,UV的组成,八、UV应用,1. UV木器涂料 UV腻子漆、UV底漆、UV面漆。 2. UV纸张涂料 书刊封面、明信片、广告宣传纸、商品 外包装纸盒、纸币表面等。 3. UV塑料涂料 汽车部件、光盘、信用卡等塑料基材。,4. UV金属涂料 适用于钢材防锈、金属标牌装饰、彩 涂钢板、易拉罐加工、铝合金门窗保护等。 5. UV光纤
4、涂料 6. 皮革用UV涂料 7. UV光盘保护涂料 8. 汽车工业用UV涂料,九、光固化性树脂成构成分,环氧树脂,紫外线 固化树脂,自由基断裂,阳离子断裂,聚合的比较（自由基聚合）,丙烯酸树脂 自由基断裂,自由基聚合,聚合的比较（阳离子聚合）,环氧树脂 阳离子断裂,阳离子聚合,聚合的比较,紫外线h,Lewis酸B酸,光聚合低聚物光聚合单体,聚合反应,固化物,光自由基聚合开始剂,光阳离子聚合开始剂,自由基,阳离子,丙烯酸树脂,环氧 树脂,十、UV的发展方向,优点：(1) 以水为稀释剂、不燃烧、设备易 清洗 (2) 无毒性、刺激性、无VOC排放 (3) 可得到极薄的涂层，降低成本 缺点：(1) 光
5、泽度低、耐洗涤性差 (2) 固化前需预干燥等,1. UV水溶性涂料,2. UV粉末涂料 优点：(1) 无需稀释剂 (2) 涂膜收缩率低，与基材附着力高 (3) 可形成优良的厚涂层(125m) (4) 喷涂溅落的粉体可回收利用 UV粉末涂料比UV液体涂料更具技术、 经济、环保优势，真正的 “5E”涂料。,十一、纳米技术改性UV涂料,纳米技术在涂料中应用可获得特殊的功能涂料。 (1) 抗菌涂料 (2) 抗紫外线涂料 (3) 抗辐射涂料 (4) 抗静电涂料 (5) 红外线吸收涂料 (6) 隐身涂料等,纳米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 线的性能等。 改性方法： (1
6、) 填充法 (2) 原位杂化法,(1) 填充法,直接填充纳米SiO2存在问题： (1) 有机相无机相之间相溶性差 (2) 难分散，易团聚 (3) 稳定性差 解决方法：对纳米SiO2进行表面有机化改性,纳米SiO2表面改性得依据： 图1 纳米SiO2的表面状态,表面改性的方法： (1) 醇酸酯化法 (2) 表面活性剂改性法 (3) 偶联剂改性法 (4) 共聚接枝改性,偶联剂(KH-570)改性法：,共聚接枝改性法：,改性方法的优缺点： 1. 改善了纳米粒子与UV涂料体系的相溶性 2.改善了共聚接枝改性的纳米SiO2在涂料中 的稳定性 3. 在涂料中的粒径较大 4. 涂膜光泽较差,添加表面共聚接枝
7、改性的纳米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) 纳米粒子的稳定性达到60d以上 (4) 附着力100(划格法),2、溶胶凝胶原位杂化改性,特点： 1. 纳米粒子无需表面改性即可实现 在涂料体系中均匀分散 2. 改性后的UV涂膜质量高于填充法 3. 反应条件简单，成本较低,第二部分预聚物与引发剂,一、预聚物种类与特性,注：1：高（优）；2：中；3：低（差）,1.不饱和聚酯 主要由二元酸及其酸酐与二元醇缩聚制得。,2. 环氧丙烯酸酯,3、预聚物的特性 环氧丙烯酸酯由于环氧化合物是产品的主
8、要骨架，故性能设计范围窄，黄变重，分子量低收缩大导致在塑料上附著不佳，在UV硬涂料中应用较少。 聚酯丙烯酸酯粘接性较好，但耐水解性，耐候性差，一般很少用于UV硬涂料。而聚氨酯丙烯酸酯产品性能变化范围宽，分子中的氨酯键能形成氢键，受力时氢键打开，故有优异的耐磨性，并能缓和固化时的变形，附著较好，是UV硬涂料的首选预聚物。,二、预聚物具体特点：,1. 主要的成膜物质 2. 分子量大，粘度高 3. 对涂膜性质起决定作用,3. 聚氨酯丙烯酸酯 产品的合成是利用了异氰酸酯中的异氰酸根 (-NCO)与长链二醇和丙烯酸羟基酯中的羟基(-OH) 反应，形成NHCOO(氨基甲酸酯)而制得。 4. 聚酯丙烯酸酯
9、由多元醇与丙烯酸酯制得。 5. 聚醚丙烯酸酯 主要是聚乙二醇、聚丙二醇的丙烯酸酯。,今后发展的方向： 6. 有机硅预聚物 7. 有机氟预聚物 8. 低粘度预聚物 9. 水溶性预聚物,三、活性稀释剂,活性稀释剂的作用，调节UV的粘度，同时参与成膜。 选择原则： (1) 粘度低、稀释能力强、易溶于UV (2) 挥发性、气味、毒性均要小 (3) 活性大、官能度适中、聚合收缩率小,现有稀释剂种类： 1.单官能度 苯乙烯、乙酸乙烯酯、N乙烯基吡咯烷酮、 单 官能度丙烯酸酯等。 2.二官能团 代表产品：TPGDA(三缩丙二醇二丙烯酸酯)、 HDDA(己二醇二丙烯酸酯)、NPGDA(戊二醇二丙烯 酸酯)等。
10、 3.三官能团 代表产品：TMPTA(三羟甲基丙烷三丙烯酸酯)、 PETA(季戊四醇三丙烯酸酯),活性稀释剂的发展方向： (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) 特点：粘度低、稀释能力强、活性高、毒性低,四、光引发剂,目前常用的： 自由基型 阳离子型 今后的发展方向： 可见光型 水溶性型 高分子型,光引发剂的引发UV固化机理：,1. 裂解型自由基光引发剂 机理： (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. 提氢型自由基光引发剂 机理：,
11、(1) 二苯甲酮及其衍生物 (2) 硫杂蒽酮及其衍生物,3、阳离子光引发剂的机理： 吸收紫外光后，发生光解产生超强质子 酸，从而引发阳离子预聚物和活性稀释剂阳 离子聚合。 (1) 芳基重氮盐：,(2) 二芳基碘鎓盐 (3) 三芳基硫鎓盐,(4)芳基茂铁盐 其中产生强质子酸的阴离子有： SbF6 ， AsF6 ， PF6 ， BF4,4、可见光引发剂 UVCC光引发剂一般对波长在300400nm的紫 外光敏感,可见光引发剂对500nm以上的可见光敏感。 应用于信息、计算机、激光技术等领域。,5.水性引发剂 在原有引发剂分子上引入氨基、磺酸基等水溶 性基团，主要应用于水性光固化涂料。 6. 大分子
12、引发剂 在原有引发剂分子上引入含不饱和双键的活性 聚合单体或在大分子化合物上引入光引发剂两条路 径，优点是没有分子碎片放出。,其他,1. 消泡剂 具有铺展、渗透性，降低气泡膜的表面张力 2. 流平剂 提高涂料的流动性，克服涂膜的缩空、针孔、 橘皮、流挂等弊病 3. 润湿、分散剂 用来提高颜料在涂料中的悬浮稳定性,第三部分 工艺流程简要,单液型涂料的工艺,丙烯酸树脂,助剂,填料,溶剂,分散,颜料,检验,过滤,包装,单体种类与特性,施工流程,真空电镀涂装,施工流程,单层涂装（直接喷涂在塑料底材上） 双层涂装（UV涂料喷在底漆上）,基材,包装,检验,预处理,喷UV漆,602min,UV曝光600mj/cm2,施工流程,单液型涂料,
