紫外光固化涂料的研究进展_吴宗南

广 东 化 工 2009年 第2期 · 52 · http://doc.guandang.net 第36卷 总第190期

紫外光固化涂料的研究进展

吴宗南1,2，刘红波2

(1．南昌航空大学 材料学院，江西 南昌 330063；2．深圳职业技术学院 化生学院，广东 深圳 518055)

[摘 要]紫外光固化涂料由于具有快速固化、低能耗、无溶剂污染等优点而得到快速的发展，在木材、金属、塑料、纸张等的涂装上有广阔的应用前景，为满足一些特殊的应用场合或使固化膜具有某些特殊的性能，一些新型树脂、稀释剂和功能助剂等得到了研究和发展，开发和应用了一些新的紫外光固化涂料品种。文章简要概述了紫外光固化涂料主要成分的研究进展。

[关键词]紫外光固化；涂料；树脂；进展

[中图分类号]T [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2009)02-0052-04

Research on Progresses in UV-curing Coatings

Wu Zongnan1,2, Liu Hongbo2

(1. School of Materials Science and Engineering, Nanchang Hangkong University, Nanchang 330063；2. School of

Applied Chemistry and Biological Technology, Shenzhen Polytechnic, Shenzhen 518055, China)

Abstract: Because of advantages such as fast-curing, lower energy consumption, no solvent pollution and so on, UV-curing coatings have rapid development. It has wide range of applications in painting of wood, metal, plastic, paper. In order to fit some special applications and make cured coatings have some special performance, the development of new type of resins, diluents, functional additives used in UVCC was introduced. Some new kinds of UVCC were developed and employed. The research progresses in main components of UV-curing coatings were reviewed in the paper.

Keywords: UV-curing；coatings；resins；progresses

自20世纪60年代德国Bayer公司开发了第一代紫外光固化涂料(UVCC)之后，由于此技术完全符合3E原则，具有固化速度快(0.05～10 s)、无挥发性溶剂、节约能源、费用低、可自动化生产等特点[1-3]，一直保持着快速的发展。目前，紫外光固化涂料不仅有液态型，还有粉末型[4]、水分散型[5]等。最近还研究出了含颜料的紫外光固化涂料，被广泛地用于木材、金属、塑料、纸张、皮革等多种基材的涂装。

UVCC一般由光敏树脂(低聚物)、活性稀释剂(单体)、光引发剂和各类添加剂(颜填料、消泡剂等)组成，为了获得

满足工业使用要求的涂料，新型树脂、稀释剂和助剂等得到了广泛的研究，并不断有新的光固化涂料产品出现，下面是光固化涂料中几种重要组成成分的研究概况。

1 UV固化涂料树脂

低聚物是UVCC的基料树脂，作为骨架在整个体系中占有相当大的比例，对整个体系的性能，如硬度、柔韧性、附着力、光学性能、耐久性及耐老化性能等起着决定性作用。光敏树脂及低聚物的类型主要有不饱和聚酯，环氧丙烯酸酯

[收稿日期] 2008-11-04

[作者简介] 吴宗南(1984-)，男，安徽滁州人，在读硕士研究生，主要从事紫外光固化技术研究工作。

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和聚氨酯丙烯酸酯等。

化后具有更高的玻璃化转变温度，耐高温性能增强。

有机涂料存在易燃隐患，因此改善阻燃性就显得尤为重要。国内外学者[16-18]对EA分子结构中引入含磷化合物来改善阻燃性能进行了研究，当聚合物表层燃烧时，含磷化合物会剧烈膨胀，体积增大，这样就使得聚合物内部免受热和火焰的继续攻击，提高阻燃性。

耐磨性也是衡量涂层性能的重要标志。李宏涛和付争兵[19]研究发现涂膜与底材中的羟基形成氢键是耐磨性的主要原因，因此用聚氨酯丙烯酸酯对EA改性可提高其耐磨性能。

研究者已对芳香族环氧丙烯酸双酯的合成作了大量的工作，并进行了各种改性，目前也有一些研究者在从事脂肪族EA的合成与光固化性能研究，但目前还没有在工业上大量应用。

1.1 不饱和聚酯(UPE)

UPE是最早用于光固化材料的低聚物，UPE最大的缺点是聚合过程的氧阻聚现象特别严重。Jung[6]通过偏苯三酸酐引入羧基，然后中和成盐使树脂获得自乳化能力，另外采用三羟甲基丙烷二烯丙基醚经酯化反应在分子链末端引入醚键和双键，增加了抗氧阻聚性能。

传统方法制备的UPE，由于固化速率慢与涂层硬度低而被限制使用。利用超支化技术制备多官能度的UC固化树脂可以改变其不足，而且还能避免因为使用过多的活性稀释剂对人体造成伤害。

唐黎明等[7]以丙烯酸为反应试剂对脂肪型超支化聚酯进行端基改性，合成了端丙烯酸酯基超支化聚合物，在紫外光固化反应中，单独改性超支化聚合物的端基反应程度很低，在其中加入活性稀释剂，可改善端基的反应能力并提高固化材料的性能。罗凯等[8]利用甲基四氢苯酐和环氧丙醇的开环聚合反应，合成超支化聚合物，以甲基丙烯酸缩水甘油酯对其进行改性，合成了UV固化超支化聚酯，聚酯的官能度越高，固化膜的硬度越大，固化速度越快。

1.3 聚氨酯丙烯酸酯(PUA)

PUA是一种重要的光固化低聚物，PUA分子中含有氨酯键，能在高分子链间形成多种氢键，使固化膜具有优异的耐磨性和柔韧性，断裂伸长率高，同时有良好的耐化学药品性和耐高、低温性能、较好的耐冲击性、对塑料等基材有较好的附着力等。

杨政险等[20]采用两种方法合成了可紫外光固化的PUA预聚物。从预聚物的结构、粘度、相对分子质量分布、固化膜玻璃化温度、反应速度等方面对两种合成工艺进行了比较，可根据不同用途来选择不同的合成方法。

杨春海等[21]采用异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)制备了可光固化的PUA预聚体，和常用的2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)制备的可光固化的PUA预聚体相比，该预聚体具有更加优良的力学性能和抗老化性能。

PUA虽然具有较佳的综合性能，但也存在着固化速度慢、粘度大、价格高等缺点。也有将PUA与无机材料进行有效复合，通过性能互补，达到提高涂层总体性能和引入新功能的目的。

(1)PUA有机/无机杂化材料。张玲等[22-23]以溶胶-凝胶法制备了光固化杂化材料，其中硅溶胶为无机相，PUA为有机相，以γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷为两相间的偶联剂。无机相与有机相通过共价键相连，使得杂化体系光固化膜高硬度的获得并没有以柔韧性的损失为代价。

Jianwen Xu等[24]也以溶胶-凝胶法合成了UV固化PUA/乙氧基硅烷复合材料，Si-O-Si无机链段的存在使得固化膜较单纯的PUA膜具有更高的硬度(4 H)、更好的耐磨性能 (＜40 mg/600 h)及拉伸强度(＞30 MPa)，热分解温度也更高。

(2)PUA/无机纳米复合材料。侣庆法等[25]采用原位聚合方法合成了PUA/蒙脱土纳米复合材料，当蒙脱土含量为 4 %～5 %时，PUA/蒙脱土纳米复合材料的耐热性能有了明

1.2 环氧丙烯酸酯(EA)

EA是由环氧树脂和(甲基)丙烯酸在催化剂作用下开环酯化制 …… 此处隐藏：8268字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……