紫外固化环氧丙烯酸涂层研究有新进展

frp小子

  紫外线固化涂料与传统的溶剂型涂料相比，具有不含有机溶剂(低VOC排放)和快速固化的显著特点，本身所采用的惰性稀释剂在使用过程中对环境的污染减少到最低程度，且不须加热固化，具有能耗低、效率高、收缩率小、化学稳定性好、适用性广等特点，使得在高档印刷品及塑料制品表面涂层处理上越来越广泛地应用此类产品。近年来，随着对它研究的不断深人，紫外线固化涂料还应用到木材、金属装饰以及电子元件制造、光纤包覆和粘接、皮革罩光等领域，紫外线固化技术得到越来越多的重视。  研究人员采用环氧树脂(E-44)与丙烯酸反应，用四丁基溴化铵作催化剂制备了环氧丙烯酸预聚物，并就催化剂、反应温度、阻聚剂对合成环氧丙烯酸酯的影响，以及不同活性稀释剂、光引发剂、促进剂和底材对涂膜性能的影响进行探讨。他们首先制备了环氧丙烯酸树脂，其过程是：将一定量的环氧树脂和阻聚剂加入三口烧瓶中，升温到110℃，滴加四丁基溴化铵和丙烯酸的混合溶液，控制滴加速度并在30分钟内完成，保温反应至体系的酸值不超过8mgKOH/g结束。随后将制备的环氧丙烯酸酯和环氧树脂涂覆于KBr样片上，采用WQF-310型傅里叶红外光谱仪进行FTIR分析，将待测样品涂覆于KBr样片上，放人标准塑料袋(PET)中充氮，室温下以紫外光照射(灯距15cm)不同时间间隔，每个时间点测试3～5个样品取平均值，通过对固化过程中C=C特定吸收峰(1640cm-)吸收强度的减弱来测定固化体系的固化进行程度。  实验得到了关于催化剂的选择、用量及加入方式的影响。其中催化剂的选择及用量：目前常用的催化剂主要有四丁基溴化铵，SA230，改性SA230(汽巴精化)，N，N-二甲基苄胺，三乙醇胺，P115等活性胺类。本实验选用四丁基溴化铵作为催化剂，四丁基溴化铵的用量为1％(质量分数)，反应时间5～6小时，所得产品的外观比较理想；催化剂加入方式：催化剂和丙烯酸先均匀混合，然后滴加到环氧树脂(E-44)中，有利于提高环氧丙烯酸酯的外观，所得环氧丙烯酸树脂外观清亮透明，呈淡黄色。  为了确定最佳的反应温度，研究人员对不同温度下反应体系的酸值进行跟踪测定，绘制了ln(l-p)与反应时间t的散点关系图。温度对反应速率的影响是很大的。温度越高，酸值下降越快，单位时间内丙烯酸的转化率越高，在110℃酸值下降速率明显比其它两个温度快得多。较高的温度虽然可以提高反应速率，但由于反应体系中存在大量的丙烯酸活性物质，较高的温度(≥120℃)会引起丙烯酸单体的自聚。最佳的反应温度为110℃。  阻聚剂的种类和用量也会产生影响。在环氧丙烯酸酯的制备过程中反应温度较高，需要加入适量的阻聚剂。但阻聚剂在较高温度下因氧化而显色，影响产物的外观。常用的阻聚剂有对羟基苯甲醚和对苯二酚。活性稀释剂的官能度越大，固化时间越短，涂膜附着力越小，这是由于在相同用量的条件下，活性稀释剂官能度的增大导致固化速率增大，交联密度增大，体积收缩也增大．为了提高涂膜的综合性能，缩短固化时间，减少涂膜的收缩率，应采用单官能度，双官能度和三官能度活性稀释剂组成的混合体系。  
   为了测定光引发剂的影响，研究人员分别以二苯甲酮和安息香乙醚作为光引发剂，测定其不同用量对固化时间的影响，涂覆底材为载玻片，光源为1000W中压汞灯，灯距为15cm，涂膜厚度为40～60um。二苯甲酮和安息香乙醚对固化时间的影响是不同的，随着二苯甲酮用量的增加，固化时间不断缩短，且缩短的幅度越来越小，当其用量超过5％时，再增大用量，固化时间几乎不变。随着安息香乙醚用量的增加，虽然固化时间也逐渐缩短。但缩短的幅度几乎不变。  促进剂的影响的实验表明，不同三乙醇胺用量与固化时间的关系很明显，三乙醇胺对安息香乙醚和二苯甲酮的促进作用是不同的；三乙醇胺对二苯甲酮的影响近似于线性；而对安息香乙醚的影响完全是非线性的。原因在于：使用安息香乙醚时，三乙醇胺的促进作用是通过消耗涂层表面上的氧气，减轻氧气的阻聚效应，从而间接提高安息香乙醚的引发效率来实现的；使用二苯甲酮时，其促进作用主要是通过直接参与活性自由基的生成过程而实现的。  
  最后，研究人员测定了底材的影响。分别以表面经处理后的载玻片，木材和马口铁为底材，测定涂膜固化的时间。据中国环氧树脂行业专家介绍，其配方为环氧丙烯酸酯：乙二醇二丙烯酸酯(DA)：丙烯酸羟乙酯/丙烯酸羟丙酯混合物(HEP)：安息香乙醚：二苯甲酮=100：40：10：4：2，涂膜厚度为40～60um。在相同条件下，使用载玻片和马口铁作为底材，涂膜固化时间比木材要短。这主要是由于不同底材对紫外光辐射反射作用的差异导致了涂膜对紫外光辐射能的吸收程度的不同。