光固涂料技术学习课件.ppt

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1、,版权：湘潭大学化学学院09高材二班,目 录,光固涂料：紫外线光固化涂料及UV涂料，是指在紫外线（Ultra-Violet）的辐照下，液态涂料中的光引发剂（Initiator）受激发变为自由基或阳离子，从而引发涂料中具有反应活性的物质（Oligomer或Monomer）间发生化学反应，最终导致体型结构的形成，从而使涂料固化。,光固涂料的发展,光固化涂料是20世纪60年代末由德国拜耳公司开发的一种环保型节能涂料。我国从20世纪80年代开始进入光固化涂料领域。近年来随着人们节能环保意识的增强，光固化涂料品种性能不断增强，应用领域不断拓展，产量快速增大，呈现出迅猛的发展势头。目前，光固化涂料不仅大量

2、应用于纸张、塑料、皮革、金属、玻璃、陶瓷等多种基材，而且成功应用于在光纤、印刷电路板、电子元器件封装等材料。,光固涂料的特点,与传统的自干型和烘烤型涂料相比，光固涂料有如下特点：固化速度快UV涂料固化机理属自由基聚合链式反应，在瞬间即可完成，所设计生产流水线速度最高可达100米/分钟，工件下线后即可包装，生产效率高冷固化适宜于塑料等易发生热形变的工件；节能UV涂料靠紫外光固，一般生产线能耗在50KW以内；环境污染小:UV涂料VOC含量很低，是公认的绿色产品；,涂膜性能优异UV涂料固化后的交联密度大大高于热朔型树脂涂料，故涂层在硬度、耐磨、耐酸碱、耐盐雾、耐溶剂等各方面的性能指标均很高；涂装设备

3、故障低由于UV涂料没有紫外线辐照不会固化，因而不会堵塞和腐蚀设备，涂装工具和管路清洗方便；设备投资成本低 固化装置简单，易维修，占用空间小，设备投资低。,光固涂料的分类,按用途的不同大致分为：1.竹木地板涂料2.塑料涂料3.紙张上光涂料4.金属涂料5.真空镀膜涂料6.光固化有机-无机杂化涂料7.光固化水性涂料8.光固化粉末涂料9.防静电导电涂料10.離型涂料11.阻燃涂料12.氟涂料,光固涂料主要由四个部分组成：即以可紫外光固化的合成树脂（又称低聚物或预聚物）为基础，加入特定的活性稀释剂（又称活性稀释单体）、光引发剂（又称光敏剂）和多种添加剂（助剂）配制而成。各组分的功能是：光引发剂:吸收UV

4、能量，引发聚合；预聚物:涂料的主体，决定着固化后涂层的主要性能；活性稀释剂:调整涂料的粘度，并参与固化反应，影响涂层的性能；添加剂:不同添加剂起不同作用，如颜料、稳定剂、消泡剂、流平剂等。,预聚物（prepolymer）,又叫低聚物是光固化产品中比例最大的组分之一它和活性稀释剂一起往往占到整個配方质量的90%以上是光固化后產品的基本性能（包括硬度柔韧性附著力光学性能耐老化性等）主要由低聚物樹脂決定這些性能當然與光聚合反應程度（转化率）有关通過稀释剂及其他添加剂也可以对产品最终性能進行调整。常用的溶剂型光固化树脂主要包括：不饱和聚酯、环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酯、纯丙烯

5、酸树脂、环氧树脂、有机硅低聚物。,終,光引发剂(photoinitiator，PI),光引发剂主要有自由基光引发剂和阳离子光引发剂两类。1.自由基光引发剂 按结构特点，自由基光引剂可大致分为羰基化合物类、染料类、金属有机类、含卤化合物、偶氮化合物及过氧化合物。按光引发剂产生活性自由基的作用机理的不同，自由基光引发剂又可分为裂解型自由基光引发剂和夺氢型自由基光引发剂两种。衍生物,-二甲氧基-苯基苯乙酮（又称,-二甲基苯偶酰缩酮）就是最常见的光引发剂Irgacure651，简称651。其结构式如下：,2阳离子光引发剂,阳离子光引发剂是又一类非常重要的光引发剂，它吸收光能后至激发态，发生光解反应，产

6、生超强酸，即超强质子酸或路易斯酸，从而引发环氧树脂和乙烯基醚类树脂等低聚物以及活性稀释剂进行阳离子聚合。阳离子光引发剂可分为鎓盐类、金属有机物类、有机硅烷类，其中以二芳基碘鎓盐、三芳基硫鎓盐和芳基茂铁盐最具有代表性。,咕吨酮基苯基碘鎓盐 芴酮基苯基碘鎓盐,活性稀释剂（reactive diluents）,活性稀释剂是指具有可聚合的反应性官能团，能参与光固化交联反应，并对光固化树脂起溶解、稀释、调节黏度作用的有机小分子。通常将活性稀释剂称为单体或功能性单体。活性稀释剂可参与光固化反应，因此减少了光固化涂料有机挥发分（VOC）的排放，这赋予了光固化涂系的环保特性。按反应性官能团的种类：活性稀释剂可

7、分为（甲基）丙烯酸酯类、乙烯基类、乙烯基醚类和环氧类等。其中以丙烯酸酯类光固化活性最大，甲基丙烯酸酯类次之。,按固化机理：活性稀释剂可分为自由基型和阳离子型两类。自由基型活性稀释剂主要为丙烯酸酯类单体，而阳离子型活性稀释剂为具有乙烯基醚或环氧基的单体。乙烯基醚类单体也可参与自由基光固化，因此可作为两种光固化体系的活性稀释剂。,添加剂,又叫助剂顾名思义是为满足具体使用要求、改善漆膜性能而添加的某些辅助性组分，如流平剂、消泡剂、基材润滑剂、消光剂、分散剂、稳定剂、表面滑爽剂等。这些助剂与溶 剂型涂料常规使用的助剂没有 什么两样。在有色體系中需 要使用顏料等。,1.光化学基础 光的透过和吸收光是具有

8、特定频率（波长）的电磁辐射。电磁辐射涵盖从宇宙射线到无线电波的范围（见右图），通常所说的光指的是紫外光（UV）、可见光和红外光,波长范围分别在40400nm,400800nm和800nm以上,2光固化反应,紫外线光（UV）固化是利用光引发剂的感光性，而光的吸收本质是光的能量转移到吸光物质（光引发剂），使吸光物质分子由低能量状态转化到高能量状态，光引发剂被引发，产生游离子基或离子，这些游离基或离子（活跃成分）与预聚体或不饱和单体中的双键起交联反应，形成单体基因，这些单体基因开始连锁反应生成聚合体固体离分子，一个完整的固化过程结束。分为光引发自由基聚合和光引发阳离子聚合。光引发自由基聚合由光引发、

9、链增长、链转移和链终止组成。（1）自由基光引发剂受到UV照射后，激发分解产生自由基。,（2）链引发：引发剂产生的自由基引发树脂和单体分子的不饱和双键产生新的自由基（3）链增长：由树脂和单体产生的自由基可以继续引发树脂和单体分子中的不饱和双键产生自由基，进行自由基连锁反应（4）链终止：化学反应中，由于自由基含有未偶化电子，非常活泼，极易倾向于其他自由基偶合或发生酸化作用，使链反应终止。上述反应结果，生成高分子化合物，使胶液转变为固体。,光引发阳离子聚合,光引发阳离子聚合一般是利用阳离子光引发剂在光照下产生的质子酸催化环氧基的开环聚合或富电子碳碳双键（如乙烯基醚）的阳离子聚合。这类阳离子光引发剂主要有硫盐、碘盐。以碘盐阳离子光引发剂为例，其光解过程可简单地用式（1-6）表示：,