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辐射固化涂料-快速固化技术的极致

辐射固化涂料提供了高速光固化过程,与传统的固化过程相比具有许多优点. 多重优势包括 高速, 较低的能源需求, 少或不含voc, 生产空间减少, 减少污垢收集, 高质量的表面处理, 快速处理以及一些UV光技术的即时开关也加快了生产和节能. 电子和紫外线 可治愈的 油漆饰面自20世纪60年代就已经存在,是基于聚合反应,包括自由基和阳离子引发的链式生长聚合. As the majority of 涂料 for UV cure 涂层 utilize free radical polymerization (>90% of market), 这篇文章将主要关注由自由基引发的聚合 的光 (图. 1):

UV固化聚合。辐射固化涂料

- UV/EB固化涂料中使用的不饱和度类型见表一, 到目前为止,最大的类型是 丙烯酸酯.

表I - UV/EB固化中使用的不饱和类型

的光 主要考虑光引发剂吸收曲线的两种不同特性. 第一个, PI和秒吸收的光的最大波长(λ Max)是多少, 吸收强度(摩尔消光系数). 的光 开发用于固化着色膜通常有更高的摩尔消光系数在较长的波长之间300 nm到450 nm比固化透明配方. 使治疗和效率最大化, PI的吸光度必须与灯的光输出相匹配,因为不同的灯有不同的光谱输出(见表I)。. 波长较长的光对于提高较厚涂层的固化效果也是必不可少的. 除了透明涂料外,新的PI还使着色涂料的配方成为可能. 一般固化时应注意颜色的影响, 聚氯乙烯, 颜料粒度和膜厚如图所示. 2:

影响治疗行为的因素-辐射治疗
图2 - UV固化注意事项. 图片来源:汽巴-盖基文学

自由基主要有两种类型 光引发剂,I型和II型. I型光引发剂 在照射下发生裂解形成两个自由基. 正常情况下,这些自由基中只有一种具有反应性,从而引发聚合. 1-羟基环己基苯基酮是一种应用广泛的I型PI. II型光引发剂 在照射下形成激发态并从供体分子(增效剂)中提取原子或电子. 供体分子反过来启动聚合. 广泛使用的II型光引发剂的一个例子是 苯甲酮. 三级  通常用作增效剂,因为它们与二苯甲酮反应, 还可以延缓氧对聚合的抑制作用. 丙烯酸叔胺 当涉及气味和可提取物时,使用化合物. Oxygen can also inhibit cure especially in thin films; to counteract oxygen inhibition, 涂料可以使用胺增效剂, 在氮气气氛下固化, 加入蜡, 引发剂浓度高, 更强的紫外线, 和/或表面活性引发剂.

决定UV固化配方性能的其他关键成分包括UV固化单体和低聚物. 图3说明了典型的 单体 与性能特性一起使用.

单体。辐射固化涂料

表二世. 一般性能vs单体

相对于单体辐射固化涂料的一般性能
图3. 典型单体及其性能特征

有一些紫外线可以固化 低聚物 根据所需要的性能类型,也可提供类型,请参阅图. 4中列出了一些常见的低聚物类型,并概述了其性能特征.

电子束固化涂料可用于丙烯酸酯功能涂料的固化. 由于所使用的能量比UV固化要高得多(150 - 300 keV), 光引发剂不是必需的. EB固化比UV固化的其他优点是颜料不会对固化产生不利影响. 所用的载具系统基本上与用于UV固化(丙烯酸酯)和用于UV阳离子固化的载具相同. EB固化的缺点包括资本设备成本高,固化必须在惰性环境中进行. 涂层树脂一旦辐照形成一个自由基阳离子和一个二次电子,激发态CR*可均裂形成自由基并引发聚合.

辐射固化涂料
低聚物类型。辐射固化涂料
图4 - UV固化齐聚物类型/特性

除了100%固体液体紫外线涂料,其他类型的紫外线包括水性紫外线和粉末紫外线. 水性紫外线固化剂 与传统UV固化相比,不需要活性稀释剂来控制粘度,有什么优点. 也, 而不是传统的UV固化配方, 涂层的粘度与聚合物的分子量无关 树脂 并为喷雾应用粘度, 通过加水而不是加入低粘度反应性单体来调节固体. 除了, 因为需要治疗的双键比较少, 收缩率较低,因此可以提高附着力. 主要的缺点是,在UV固化之前,水需要通过大约80°C的烤箱除去. 在粉末UV固化涂料中,部分是静电喷涂的. 建议使用自动枪,而不是手动使用,以确保均匀, 采用一致的薄膜厚度. 接下来,应用的涂层在对流,红外或烤箱中烘烤,使粉末融化和流动. 对于传统的粉末涂层来说,这一步需要更低的温度和更短的时间(175-280°F几秒钟,而不是320-390°F 5- 20分钟). 一旦粉末融化流动, 零件进入紫外线固化室,固化涂层只需几秒钟而不是几分钟, 与传统热粉一样.

阳离子UV固化涂料具有以下优点:

  • 低收缩
  • 优异的附着力
  • 不受氧的抑制
  • 黑暗治疗允许高水平的转换
  • 改进的物理性能

阳离子固化涂料的典型光引发剂通常是强酸的离子盐,如 碘鎓 而且 锍盐 六氟锑和六氟磷酸. 一旦暴露在200 - 360nm的适当辐照范围内,强Bronsted酸被激活,它作为催化剂在反应物上的氧烷官能团均聚. 通常使用环脂肪族环氧化合物,因为它们比芳香族环氧化合物反应更快

反应性增加-辐射固化涂层

四氟苯硼酸盐阴离子在上述基团中反应最快(亲核性最低). 添加光敏剂等 thioxanthones苯甲酮 蒽能将光谱响应增强到中可见能范围,提高反应效率. 从车辆的角度来看, 阳离子UV固化涂料使用环脂肪族环氧树脂,因为它们比使用基于双酚a的芳香环氧树脂反应更快. 络合阳离子的盐 也可以用作自由基-阳离子杂化聚合的光引发剂. 复合自由基-阳离子涂料的使用 脂环族的环氧树脂 除了反应物等 乙烯基醚苯乙烯和4-烷氧基苯乙烯. 在阳离子固化中,水分作为链转移剂, 在50% R以上,固化速度急剧下降.H. 在激活阳离子光引发剂后,聚合反应是热驱动的. 这就产生了很高的转化率,特别是在存在热冲击的情况下.

任何关于UV-LED固化涂料的讨论都是一种疏忽,除非至少对UV-LED灯泡以及每种类型的特性有一个简短的概述. 如表三所示.

UV LED灯泡的种类。辐射固化涂层
表三- UV-LED灯泡的类型及其特性

UV固化涂料的最后一个考虑因素是它们通常在视线范围内. 换句话说, 对于复杂的三维曲面, 哪里没有阳光照耀, 这种涂层不会固化. 也, 大多数UV固化技术使用聚焦光在二维表面上提供最佳的均匀固化. 与传统的UV固化技术相比,LED固化具有多种优势,如产生的热量低. 这是固化热敏性基材的理想选择. 除了, LED提供无臭氧环境, 能源效率, 超长灯泡寿命和稳定的光谱输出意味着稳定的质量.

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