1、UVUV固化涂料技术简介固化涂料技术简介第一部分 一、紫外线固化涂料的定义一、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装置的照射，在短时间内吸收紫外线能量快速固化的量快速固化的材料材料。二、电磁波的分类二、电磁波的分类紫外紫外线线固化的有效波固化的有效波长为长为 nm200200300300nm nm 为短波长，对为短波长，对UVUV胶表面固化有效胶表面固化有效300300400400nm nm 为长波长，对为长波长，对UVUV胶深部固化有效胶深部固化有效高压汞灯的代表波长高压汞灯的代表波长三、紫外线固化的优点
2、三、紫外线固化的优点l固化速度快，便于流水线操作l如果没有进行紫外线照射就不会固化，涂布更加简便l无溶剂型，作业效率高l可以做成各种颜色的固化物 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、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、电子通讯（印刷电路版、PCB保护层，光纤保护层，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
3、。五、紫外线固化的缺点五、紫外线固化的缺点l原则上，紫外线无法透过的材料无法使用UV胶进行固化l被挡住无法照射的部分不能固化l着浓色困难l深部固化困难l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克服掉以上的缺点紫外线固化树脂紫外线固化树脂改性环氧改性环氧 丙烯酸树脂丙烯酸树脂环氧树脂环氧树脂阳离子聚合阳离子聚合改性聚氨酯改性聚氨酯丙烯酸树脂丙烯酸树脂丙烯酸树脂丙烯酸树脂自由基聚合自由基聚合改性硅系改性硅系丙烯酸树脂丙烯酸树脂六、紫外线固化树脂的种类六、紫外线固化树脂的种类 机械强度大机械强度大柔韧性好柔韧性好具有硅胶的
4、特性具有硅胶的特性七、七、UVCC的主要组分的主要组分 光引发剂(35%) 预聚物(4060%) 活性稀释剂(4060%) 助剂(0.21%)UV固化涂料固化涂料光固化低聚物光固化低聚物光固化单体光固化单体光聚合引发剂光聚合引发剂填充剂填充剂粘接剂粘接剂其他其他UV的组成的组成组 分性 能 影 响用 量成 本预聚物（Oligomer）影响耐磨性，硬度，附著力，光泽，固化速度等重要性能2040高单体（Monomer）影响粘度，固化速度，硬度等性能1030中溶剂（Solvent）影响粘度，烧底性，附著力性能4060低光敏剂（PI）影响固化速度，固化后气味，黄变等性能510高助剂（Additive）
5、影响气泡，流平，润湿性等性能0.51高其 他各种填料，增强剂，染料等提供特殊性能510/八、八、UV应用应用 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光纤涂料光纤涂料 6. 皮革用UV涂料 7. UV光盘保护涂料 8. 汽车工业用UV涂料 环氧树脂环氧树脂紫外线紫外线 固化树脂固化树脂丙烯酸树脂丙烯酸树脂H2CCH or CH3COORCH2
6、CH2CH2ORO自由基断裂自由基断裂阳离子断裂阳离子断裂开始反应开始反应成长反应成长反应H2CCHCOROH3CCHCORO H3CCHCOROCH2CORH2COH3CCHCOROHCCORH2COHCCORH2COHCCORH2COHCCORH2COHCCORH2CO光重合開始剤光重合開始剤自由基自由基丙烯酸树脂丙烯酸树脂自由基断裂自由基断裂环氧树脂环氧树脂阳离子断裂阳离子断裂CCORRCHORCRCCORRCHORCRCCORRCORCRCORCR 重合開始剤重合開始剤LewisLewis酸产生酸产生十、十、UV的发展方向的发展方向 优点：(1) 以水为稀释剂、不燃烧、设备易 清洗 (
7、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、纳米技术改性十一、纳米技术改性UV涂料涂料 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
8、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) 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HOHOOHOOHOOHOHOHHOH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： H2CCCOO(CH2)3Si(CH3)2OCH3H2CCC
9、OO(CH2)3Si(CH3)3CH3OHp-TsOH 共聚接枝改性法： nH2CCHCO(CH2)3CH3(NH4)2S2O8OnH2CCCOO(CH2)3Si(CH3)2OCH3+SiO2SiO2H2CCCOO(CH2)3Si(CH3)2OCH3H2CH2CCOOH3C(H2C)3n(n=23)n 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
10、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、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预聚物与引发剂一、预聚物种类与特性一、预聚物种类与特性 性能性能种类种类固化速度固化速度硬度硬度粘度粘度柔韧性柔韧性黄变黄变环氧丙烯酸酯（EA）1112231聚氨酯丙烯酸酯（PUA）1313122313聚酯丙烯酸酯(PEA)2313231312纯丙烯酸酯33120.513注：1：高（优）
11、；2：中；3：低（差） 1.不饱和聚酯不饱和聚酯 主要由二元酸及其酸酐与二元醇缩聚制得。HCHCCCOOO+CCOOO+HOROHHO ROCOCHCHCOOROCOCOOROH 2. 环氧丙烯酸酯环氧丙烯酸酯H2CHCORHCCH2O+H2C2CHCOOHH2CCHCOOH2CHCOHRCH2CHCOOH2CCHOHA环氧丙烯酸酯是应用较多的品种，常用的催化剂一般为叔胺、季胺盐类。 3、预聚物的特性、预聚物的特性 环氧丙烯酸酯由于环氧化合物是产品的主要骨架，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
12、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：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 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
13、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。 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)
14、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 光引发剂的引发光引发剂的引发UV固化机理固化机理：1. 裂解型自由基光引发剂 机理： (1) 苯偶姻及其衍生物COCORHR=H，CH3，C2H5CH（CH3）2，CH3CH（CH3）2，C4H9C6H5COCR3hvC6H5C OCR3+ (2) 苯偶酰及其衍生物 (3) 苯乙酮及其衍生物COC
15、ORORR=H，CH3，C2H5CH（CH3）2，CH3CH（CH3）2，C4H9COCHORORR=H，CH3，C2H5CH（CH3）2，CH3CH（CH3）2，C4H92. 提氢型自由基光引发剂 机理：hvRH+ RCOCO*COHRH 为叔胺类化合物 (1) 二苯甲酮及其衍生物 (2) 硫杂蒽酮及其衍生物COSO3、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：N2PF6- (2) 二芳基碘鎓盐 (3) 三芳基硫鎓盐IPF4SPF6 (4)芳基茂铁盐 其中产生强质子酸的阴离子有： SbF6 ， AsF6 ，
16、 PF6 ， BF4FeCH（CH3）2PF6 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。H3CH3CCH3OOH樟脑醌TiPFPFPFFFN 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
17、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第三部分 工艺流程简要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 性能种类硬度光泽度 柔韧性附著力固化速度单体官能基增加单体官能基减少施工流程 真空电镀涂装基材包装检验预处理喷UV电镀底漆UV曝光600mj/cm2喷UV面漆602min电镀602minUV曝光600mj/cm2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漆602minUV曝光600mj/cm2基材包装检验预处理喷底漆702minUV曝光600mj/cm2喷UV漆602min施工流程 单液型涂料基材预处理开油烘烤6030min包装检验UV曝光200mj/cm2UV涂装涂装静置5min烘烤702min
