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100%紫外光固化涂料的消光效应

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-->>100%紫外光固化涂料的消光效应

0 前言
在100% 紫外光固化涂料应用中,因为UV 涂料的快速反应特性以及高固含量带来的低漆膜收缩使UV 涂料的消光变得非常困难。此外,不同UV原料的搭配使用,生产固化参数的不断调整也使配方的光泽控制具有相当挑战性。本文通过一系列的实验来展示各种因素对100% 紫外光固化涂料光泽的影响,主要包括了消光剂的选择,原料的使用,基材类型,应用和固化条件等等。
 
1 实验部分
1.1 原材料
低聚物:621A-80,20% TPGDA 稀释的双酚A型环氧二丙烯酸酯;611B-85,15% HDDA 稀释的脂肪族聚氨酯二丙烯酸酯;6315,改性聚酯丙烯酸酯。
单体:TPGDA(三丙二醇二丙烯酸酯),DPGDA(一缩二丙二醇二丙烯酸酯),HDDA(1,6 己二醇二丙烯酸酯)和TMPTA(三羟甲基丙烷三丙烯酸酯)。
光引发剂:Darocur 1173,Irgacure 184,Irgacure907,Irgacure 819,TPO(2,4,6- 三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦),BP(二苯甲酮)和三级胺。
消光剂:格雷斯公司的SYLOID®ED30,ED80,RAD2105。
涂布器:20 μm,50 μm,75 μm 的线棒。
固化设备:IST Micicure 和UV 能量计。
固化参数:600 mJ/cm2,10 m/min。
基本实验配方:
配方 1:
低聚体 40
反应单体 56
光引发剂 4
消光剂 10
配方 2:
621A-80 40
TPGDA 46
HDDA 10
Darocur 1173 4
消光剂 10
配方1 用来考察配方组成对光泽的影响。
配方2 用来分析如何选择消光剂以及基材和固化工艺对光泽的影响。
1.2 消光剂的选择
虽然有很多方法可以获得消光效果,添加二氧化硅消光剂无疑是最有效的方式。针对100%UV 涂料的特性,并不是每种消光剂都能获得很好的消光效果。表1 列举出3 种消光剂作为实验试样来分析
如何选择合适的消光剂。
微米级二氧化硅消光剂的物理参数
ED80 和ED30 是格雷斯公司SYLOID® 传统的消光剂,RAD2105 是格雷斯公司专门为UV 固化涂料开发的SYLOID® 消光剂。图1 显示了在一定浓度下,消光剂在不同膜厚的环氧丙烯酸体系中的表现。
消光剂类型和膜厚对光泽度的影响
由图1 可见:在漆膜厚度小于15 μm 时,粗粒径的ED80 是最佳的选择。这是因为大颗粒的平均粒径越近似于漆膜厚度,就越容易形成凹凸不平的漆膜表面,从而降低了光泽。但随之带来的是增大了表面摩擦系数,降低了手感。随着漆膜厚度的增加,粒径大小对消光的影响作用减少。经过特殊有机处理的细粒径的RAD2105 更容易在厚漆膜中取得满意的消光效果。
1.3 配方
一个典型的100%UV 涂料配方由一定的低聚物,单体,光引发剂以及其他助剂按照不同配比构成。不同原料的搭配使用对体系本身的反应动力学有着直接的影响并直接决定获得低光泽的难易程度。我们通过以下几组实验来寻找原料反应活性和光泽的关系。
1.3.1 低聚物
我们先看同一种消光剂在不同低聚物中的表现性能,来判断低聚物对光泽的影响(图2~4)。
不同漆膜厚度条件下RAD2105 在环氧丙烯酸体系中的消光曲线
图2 表明:对于反应活性快难消光的环氧丙烯酸酯体系,随着消光剂添加量的增加,光泽下降缓慢。但随着漆膜厚度的增加,光泽有明显的下降趋势。
图3 不同漆膜厚度条件下RAD2105 在聚酯丙烯酸酯 体系中的消光曲线
图3 不同漆膜厚度条件下RAD2105 在聚酯丙烯酸酯体系中的消光曲线
图3表明:改性聚酯丙烯酸酯比环氧丙烯酸酯容易消光,且随漆膜厚度的增加,光泽下降趋势增大。
不同漆膜厚度条件下RAD2105 在聚氨酯丙烯酸酯 体系中的消光曲线
图4 表明:在容易消光的低官能团度聚氨酯丙烯酸酯体系中,膜厚变化对光泽的影响减少。
对比3 种典型低聚物,我们看到反应活性越低的低聚物越容易消光,从而膜厚变化对光泽的影响也会减小。
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