2016年第06期參考答案:輻射固化清漆
以下為《歐洲涂料雜志》第06期配方培訓中輻射固化清漆的參考答案。
基本配方
按規定順序邊攪拌邊加入下列原料:
丙烯酸酯樹脂,83.0%
單官能或多官能單體,11.5%
光引發劑(α-單分子裂解型),3.0%
流平劑,2.0%
阻聚劑,0.5%
參考答案 — 主要問題
問題1. 輻射固化涂料體系的優缺點
輻射固化涂料體系有以下優缺點:
優點:
+不揮發物含量=100%
+低排放
+極快速交聯
+可快速進行下道工序
+無適用期(單組分體系)
+涂膜交聯度高,耐久性好
+低能耗
+空間要求小
缺點:
-某些原材料有毒
-原材料價格高
-在某些情況下存在流變問題
-在某些基材表面存在附著力問題
問題2.光輻射范圍
光的輻射范圍是從紅外輻射到范圍較窄的可見光和紫外線輻射。這一范圍可再細分為單個部分:(波長λ [nm])
極遠紅外線輻射1000000~15000 nm
遠紅外線輻射15000~6000 nm
中紅外線輻射 6000~3000
nm
近紅外線輻射3000~780 nm
可見光范圍780~380 nm
紫外線-A輻射380~315
nm
紫外線-B輻射315~280 nm
紫外線-C輻射280~100 nm
240 nm~300
nm波長的紫外線-B輻射用于輻射固化。
問題3.可發生紫外線交聯的基料
a.基料
含雙鍵的低分子量基料,能夠發生聚合反應,用于UV固化涂料配方。
•不飽和聚酯
•丙烯酸環氧樹脂
•聚酯丙烯酸酯
•丙烯酸聚氨酯樹脂
b.交聯機理
在UV輻射固化中,由自由基引發交聯反應。自由基是通過光引發劑或協同劑產生(見5)。聚合反應按常規聚合機理進行。通過引發反應,
鏈增長反應,以及
鏈終止反應。鏈終止反應可以通過兩個自由基的結合、歧化作用或與外部物質如氧的反應而實現。
問題4.活性稀釋劑
在交聯過程中,將活性稀釋劑加入到聚合物中,用于降低輻射固化涂料的黏度。特別合適用于單官能和多官能丙烯酸酯。通常采用混合活性稀釋劑,并應滿足以下要求:
•良好的降低黏度作用應
•活性高
•與其他活性稀釋劑和基料具有良好的相容性
•揮發性低
•顏色指數低
•中性氣味
•無毒
問題5.光引發劑和協同劑
光引發劑和協同劑可用于UV固化體系的交聯。光引發劑可分成單分子α-裂解型和奪氫型兩種。兩者通常都含有一個與芳香基相連接的羰基基團,。單分子α-裂解型光引發劑在與羰基連處發生裂解(α-裂解)形成能夠引發聚合反應的自由基。
安息香乙醚
雙縮酮α-裂解
奪氫型光引發劑單獨不能引發聚合反應,必須與協同劑(共引發劑)一起使用。奪氫型光引發劑:
二苯甲酮
硫雜蒽酮
問題6.紫外線裝置
汞燈可用作紫外線輻射固化裝置中的輻射源。通常使用高壓汞燈(1-2 bar, 800 °C~900 °C),波長范圍200 nm~450 nm。紫外線輻射是由電激發生成的氣體或金屬蒸氣產生。曝光時間小于0.1秒。
問題7.氧帶來的問題
氧可抑制交聯反應,特別是不飽和聚酯樹脂的交聯。其結果是表面一直是呈發粘狀態。為避免這個問題,可以使用石蠟,讓它漂在表面可防止氧的吸收。然而,為了獲得有光表面,在交聯后必須進行拋光。通過加入烯丙基可實現氧化干燥,消除由于氧而導致的表面發粘現象。
問題8. 色漆的紫外線固化
因為許多顏料能反射、散射和吸收紫外線輻射,所以色漆的交聯會出現問題。可以用光引發劑來解決這個問題;光引發劑的最大UV吸收(吸收窗口)是在顏料對 UV吸收很低的區域。
問題9.UV射線的危險
輻射固化涂料的原材料常給粘膜、眼睛和皮膚造成嚴重的刺激,長時間暴露可能會導致過敏。因此,應避免與皮膚直接接觸,并穿常規防護服。所使用的紫外線是高能量射線,可能造成皮膚灼傷。因此紫外線設備必須確保不會有紫外線射線泄漏。因為UV射線可能產生有害的臭氧,所以UV裝置必須配有護罩。
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