光敏剂对紫外光固化涂料固化速率的影响

2010年12月

第13卷第12期

Dec.2010 Vol．13No．

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1引言

紫外光（UV）固化技术已广泛用于涂料、油墨、胶黏剂和电子产品等诸多领域。由于采用该项技术可使固化速率加快、降低施工能耗、减少溶剂排放量、固化产品性能优异，因此，辐射固化技术及其所获得的各种材料被誉为面向21世纪的“绿色”工业技术和产品。UV固化涂料由齐聚物、活性稀释剂、光敏剂和助剂等4部分组成。光敏剂是UV固化涂料的重要组分，其作用是吸收紫外光后引发化学反应，形成涂膜，光引发剂是决定UV固化涂料固化程度和固化速率的主要因素。按所生成的活性基的不同，光敏剂可分为自由基型、阳离子型、自由基-阳离子复合型3类；常用的有安息香丁醚、二苯甲酮、安息香双甲醚、米氏酮等。本文主要研究在UV固化涂料配制中光敏剂品种及其用量与固化施工条件的关系，讨论其对涂料固化速率及涂膜附着力、硬度、耐磨、耐腐蚀等性能的影响。

2试验部分

2.1原料

甲苯、醋酸乙酯、丁酮、防白水、环己酮、1-羟基-环己烷基-苯基酮、2-羟基-2-甲基-1-丙基-1-丙酮，工业品，广州市吉彩化工有限公司；脂肪族聚氨酯四丙烯酸酯、脂肪族聚氨酯六丙烯酸酯、100%脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、双酚环氧二丙烯酸酯，工业品，广州瀚东贸易有限公司；流平剂、分散剂、消泡剂，工业品，EFKA公司。

2.2基本配方

UV固化涂料基本配方见表1。

表1UV固化涂料基本配方

原材料用量/g

甲苯 2.0

丁酮 1.4

醋酸乙酯 1.4

防白水 1.4

环己酮 1.4

流平剂0.9

分散剂0.2

消泡剂0.3

1-羟基-环己烷基-苯基酮适量

2-羟基-2-甲基-1-丙基-1-丙酮适量

脂肪族聚氨酯四丙烯酸酯 4.0

脂肪族聚氨酯六丙烯酸酯 6.6

二缩三丙二醇二丙烯酸酯 4.0

双酚环氧二丙烯酸酯 2.0

100%脂肪族聚氨酯丙烯酸酯 4.0

光敏剂对紫外光固化涂料固化速率的影响

朱庆英

（惠州学院化工系，广东惠州516007）

摘要：研究了光敏剂的种类、用量及光源对涂膜性能及固化速率的影响并得出最佳涂料配方,以此为基础

配制UV固化涂料进行研究测试。结果表明,该涂料具有较好的附着力、硬度、耐磨、耐腐蚀等性能。

关键词：紫外光固化涂料；光敏剂；性能；固化速率

中图分类号：TQ633文献标识码：A文章编号：1007－9548（2010）12－0004－02

Study on Influence of Photosensitizes on Curing Velocity of UV-Curing Coatings

Zhu Qingying

Abstract:In this paper the effects of species and dosage of photosensitizes and light source on the coating properties and the curing speed were studied.The optimum formulation was given,based on which the UV-curing coating was manu-factured.The results indicated that the coating has good properties on adhesion,hardness,abrasion resistance and the cor-rosion-resistance.

Key words:UV-curing coating,photosensitizes,propertiis,curing velocity

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第13卷第12期

Dec．2010 Vol．13No．

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2.3涂膜的制备

将表1各组分按一定比例以如下顺序加入到烧杯中：溶剂→助剂→光引发剂→单体。首先搅匀溶剂，再搅匀“溶剂+助剂+光引发剂”，然后加入单体并搅拌30min，静置。用剩余溶剂调节至适当黏度即得UV固化涂料。用喷枪以适当的气压和流量将UV固化涂料均匀地喷至洁净的ABS板上，形成均匀的涂膜。再将已喷涂的ABS板放置于50℃烘箱中烘30min，使板面的涂膜自然流平，然后把烘过的ABS板用UV固化机（UV 光强为400mJ，传输带传速为30s）固化2次。

2.4性能测试

涂膜硬度：铅笔测量法，按GB6739—1986测试。

涂膜附着力：划格法，按GB9286—1988测试。

涂膜光泽度：用BYK光泽度计测试。

耐冲击性：用冲击试验仪测试。

耐压性能：用耐压测试仪测试。

3结果与讨论

3.1光敏剂品种和用量对UV固化速率的影响

本研究使用的光敏剂是2-羟基-2-甲基-1-丙基-1-丙酮和1-羟基-环己烷基-苯基酮，属自由基型光敏剂，即在UV条件下可分裂出活泼的自由基，从而引发涂料中的丙烯酸酯发生聚合反应，交联固化成膜。在表1基本配方的基础上，改变光敏剂的品种和用量，测试对固化速率的影响，结果见表2。

从表2可知，光敏剂品种不同，产品的固化效果也不同，如本试验中2-羟基-2-甲基-1-丙基-1-丙酮的固化效果就好于1-羟基-环己烷基-苯基酮。一般来说，复合光敏剂体系会使固化速率获得极大的提高，这一点可从表2得到证实。

从表2还可知，光敏剂用量较大则固化时间较短，光敏剂的用量过低，会使固化速率大大降低或者根本不能固化；但过多的光敏剂用量不但会使成本增加，而且对固化速率及固化后涂膜的理化性能皆有负面影响，所以光敏剂用量应适当。

3.2光源对UV固化速率的影响

引发剂的吸收波峰应尽可能与光源发射的主波长相近，否则就会因固化不充分使涂膜不干。涂膜的固化，是光引发剂吸收了UV后激发、分解出自由基，引发活性单体及基料中的双键发生聚合反应而交联固化的。UV的强度随着灯距的增大而减弱，而光引发速率与放射光强度成正比：

R i=2ΦεI[S]

式中:Φ——

—光引发效率；

ε——

—摩尔吸光系数；

I——

—入射光强度；

[S]——

—光引剂或光敏剂浓度。

由上式可知，随着灯距的增大，引发速率下降，这就会使固化速率下降，固化时间也将延长。若固化时间过短涂料就不能固化成膜，其光泽也会下降，所以传输带速率不能过快。

3.3产品性能检测

从表2可知，复合光敏剂的引发效率远高于其它方案，所以复合光敏剂的方案为最好。对该产品进行性能检测，结果见表3。

4结语

在UV固化涂料基本配方中改变光敏剂的品种和用量，经测试发现使用复合光敏剂并以适宜的用量可以缩短涂料的固化时间，获得一种性能较好的涂膜。在UV固化操作中也要考虑光源、光距等对固化速率的影响。

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基金项目：本研究属于校立项目，项目编号：[C207·0210]

收稿日期：2010-05-24

作者简介：朱庆英（1975-），女，广东省惠州学院化工系讲师，主要从事粉体材料的表面改性处理研究。

表3复合光敏剂UV固化涂料性能测试

性能测试方法测试结果

外观

目测法：自然光下距离涂膜30cm左右，

成60°~120°角，比较试板涂膜与有效

合格样板的色泽、均匀度、粗糙度的差异

合格

硬度

用H铅笔（笔芯完好）以5N的力成45°

向前推

合格

附着力

百格刀切割十字型（1mm×1mm×100

mm）再以3M610测试胶带拉

无脱漆

耐冲击性1000g、50cm冲击无裂痕合格

光泽度BYK光泽度计读数≥90%合格

耐酒精性

以棉花蘸酒精来回擦试100次，不见底，

无白痕，无膨胀

合格

耐电压性5000V不导电合格

耐水性珍珠棉水袋，24h无异常合格

耐酸性

5%醋酸中浸泡3min，无脱落、变色、起

皱、起泡等现象

无侵蚀

耐碱性

5%KOH中浸泡3min，无脱落、变色、起

皱、起泡等现象

无侵蚀

表2光敏剂品种和用量对UV固化速率的影响

配方编号1-羟基-环己烷

基-苯基酮/g

2-羟基-2-甲基-1

-丙基-1-丙酮/g

固化时

间/s

05-4-29-1 1.6 6.0

05-5-26-1 1.37.0

05-5-11-1 1.3 5.0

05-5-26-2 1.6 4.0

05-5-11-20.40.9 3.0

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/sa1q.html