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二期极限平特一肖
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紫外光固化涂料配方設計,以Hypomer AC-7435 熱塑性丙烯酸樹脂、氯醋樹脂和CAB 381-2 醋酸纖維素為成膜物,合成了鋁粉底漆
2019年08月15日    閱讀量:180    新聞來源:中國建材網 cnprofit.com  |  投稿

1 前言

20 世紀60 年代,德國拜耳公司首先利用不飽和聚酯和苯乙烯成功開發了光固化木器涂料。此后的40 多年里,紫外光(UV)固化技術得到了迅猛的發展,紫外光固化涂料產量不斷增加,質量逐步提高。紫外光固化技術具有低能耗、低污染、高產能等優點,在環保意識高漲的現代社會中,更顯現出其重要性中國建材網cnprofit.com。它不僅在涂料、油墨、黏合劑等工業占有一席之地,還被廣泛應用在新興的電子、通訊與生物醫學領域當中。筆者以丙烯酸酯聚合物和聚氨酯丙烯酸酯聚合物為主要成膜物,開發出在紫外光照射下可快速固化、綜合性能優良、應用廣泛的涂料,并研究了樹脂和助劑的選擇對漆膜性能的影響,以及光引發劑對涂料固化速度的影響。此產品可應用于金屬、木材、塑膠、紙張、裝飾板、皮革和織物的涂飾涂裝。


2 試驗

2. 1 原材料

(1) 樹脂:Hypomer AC-7435 熱塑性丙烯酸樹脂、Hypomer UA-M6 丙烯酸酯聚合物、Hypomer UR-61 聚氨酯丙烯酸酯聚合物、氯醋樹脂(Vinyl resin)、二縮三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、異冰片丙烯酸酯(IBOA),國產;CAB381-2 醋酸纖維素(w = 20%,以醋酸丁酯稀釋),進口。(2) 助劑:Desettle 201 防沉劑、Disponer 923S 分散劑、Levaslip 875 平滑劑、S-825 固銀劑、Defom 5700消泡劑、Levelol 835 流平劑、Levaslip 884 平滑劑及光引發劑184(即1-羥基環己基苯 基 甲酮),國產。(3) 非浮型鋁漿、醋酸乙酯(EAC)、異丙醇(IPA)和異丁醇(IBA),國產;鋁漿稀釋劑,自制。

2. 2 涂料的施工工藝

2. 2. 1 底層鋁粉漆的施工

先用白電油或異丁醇將工件表面的油漬清除,然后將底層鋁粉漆的噴涂黏度調整為13 ~ 20 s(涂-4 杯,25 °C),氣壓控制在3 ~ 4 kPa,正常槍法噴涂,涂層干膜厚度為35 μm 左右。噴好的工件風干15 ~ 20 min,然后在70 °C 的條件下干燥30 min 或自干24 h。

2. 2. 2 紫外光清漆的施工

將已噴好底漆的工件表面輕微打磨后,噴紫外光清漆,流平5 ~ 8 min,50 °C 預熱30 min,再置于紫外輻射箱內固化。固化條件為:800 W 紫外燈,燈距15 cm,照射時間3 ~ 30 s。

2. 3 涂料性能檢測方法

附著力測試:按GB/T 9286–1998《色漆和清漆 漆膜的劃格試驗》進行。

環境測試:連續48 h 暴露在85 °C、相對濕度85%的環境下,觀察漆膜是否變化。

磨擦測試:用1 kg 力,距離25 mm,以每分鐘30 次來回的速度擦拭,觀察240 次來回磨擦后是否透底(干膜厚度25 μm)。

耐酒精測試:用碎布沾99.8%酒精,以500 g 力在1 cm2 面積上進行200 次來回擦拭,觀察漆膜是否透底。

耐高壓測試:用MS2671A(B)型耐壓測試儀(南京民盛電子儀器有限公司)檢測,觀察是否有火花或報警的現象。

耐冷熱循環測試:將漆膜于60 °C/2 h 與?20 °C/2 h之間進行10 次冷熱循環,觀察表面有無變色、起泡、開裂等異常現象。

耐壓痕測試:將涂膜置于30 kg/dm2 的壓力下24 h,觀察表面現象。

耐腐蝕性測試:用3.5% NaCl 溶液浸泡24 h 后彎折,觀察有無脆料、尖銳斷裂聲,斷面有無明顯腐蝕。

重金屬含量測試:送具有資質的專業檢測機構進行檢測。


3 結果與討論

3. 1 樹脂的選擇

3. 1. 1 底漆樹脂的選擇

市場上的熱塑性丙烯酸樹脂種類繁多,不同的品種和型號對施工條件要求大致相同,而形成漆膜后卻具有不同的物理性能。不能選擇酸值高的樹脂,也不能選擇氧化作用強的樹脂拼用。因為這類樹脂在涂料的貯存過程中,會將銀粉氧化,影響漆膜的物理性能。由于配方中的銀粉含量比較高,在貯存過程中容易沉降下來,所以樹脂要盡量選擇低固含、高黏度的品種,同時樹脂對各塑料底材如ABS、ABS/PC、HIPS、PC等要有優良的附著力,與醋酸纖維素、氯醋樹脂有良好的相容性。通過試驗,Hypomer AC-7435 熱塑性丙烯酸樹脂能較好地滿足上述要求,所得漆膜具有很好的物

理性能,底漆具有良好的貯存穩定性。

3. 1. 2 預聚體樹脂的選擇

預聚物結構是影響涂膜性能的關鍵因素。HypomerUR-61 聚氨酯丙烯酸酯主鏈結構中的雙酚A 結構單元可使涂膜硬度提高,而Hypomer UA-M6 主鏈為脂環結構單元的丙烯酸酯預聚物色淺、韌性好,其結構中含有羥基、醚鍵、不飽和鍵,所以具有良好的附著力和較小的收縮力,使漆膜表面光亮如鏡。試驗表明,HypomerUR-61 聚氨酯丙烯酸酯搭配Hypomer UA-M6 使用,可以使漆膜具有優異的性能。

3. 2 助劑的選擇

3. 2. 1 消泡劑

紫外光固化涂料在施工過程中或多或少會產生氣泡,導致許多涂膜缺陷。Defom 5700 可以提供良好的消泡與抑泡效果,消除涂膜的魚眼、針孔、火山口等缺陷。當配方中添加0.1%的Defom 5700 消泡劑時,可以迅速達到抑泡、消泡的目的。


3. 2. 2 平滑劑

現今消費大眾對產品的要求日益提高,產品的手感與抗劃傷性也成為判斷產品優劣的指標之一。此時,若在涂料中適當地添加平滑劑,往往會有令人滿意的效果。平滑劑發揮作用的關鍵在于是否能從涂膜中遷移至涂膜表面,因此,紫外光固化涂料所使用的平滑劑除了具備本身的滑感以外,能否快速地遷移將是另一個主宰最終性能的因素。試驗發現,Levaslip 884 聚硅氧烷平滑劑在紫外光固化涂料中能展現優異的滑感,可提高涂膜的抗劃傷性,并且具有較低的起泡性。當其添加量在0.2%以內,涂膜的動態摩擦系數迅速降低,使得紫外光涂層具有優異的表面性能及觸感,增加了涂膜的抗刮性及滑性。

3. 2. 3 流平劑

紫外光固化涂料的施工流水線較短,涂膜固化前的靜置時間短暫,涂膜往往未完全流平即完成固化,從而在涂膜表面留下凹凸不平的痕跡。在配方中適量添加Levelol 835 流平劑,即可提高涂料表面的流動性,促進涂膜平坦,對減少輥輪痕跡特別有效,而且對涂膜的透明度無明顯的影響。

3. 2. 4 防沉劑

防沉劑的使用須根據底漆配方中選擇的銀粉而定。涂料在貯存過程中,銀粉會或多或少發生沉降而形成積塊,造成使用時不易分散。防沉劑的觸變效果可以在一定程度上減輕上述現象。防沉劑的主要成分是聚乙烯蠟漿或聚酰胺蠟漿。同樣的添加量下,聚酰胺蠟漿的觸變效果更明顯,但其分散性相對較差,而銀粉不適合高剪切力分散,所以在生產工藝方面,需要作相應的調整。選擇德謙的Desettle 201,可以較好地滿足這方面的要求。

3. 2. 5 分散劑

為了防止底漆中鋁粉的沉淀,使涂料具有良好的貯存穩定性,也防止鋁粉返粗、浮色發花,改善涂膜流平,可在底漆中添加適量分散劑。選擇德謙的923S,添加量為0.2%時可達到很好的防浮色發花的效果。

3. 2. 6 固銀劑

為了提高底漆漆膜的內聚力,達到“固銀”(或者稱為防掉銀)的效果,必須選擇合適的偶聯劑。偶聯劑可通過化學反應與無機顏填料表面進行偶聯結合,并與高分子基料進行交聯,從而把兩種不同性質的物質結合起來,起到橋梁作用。通過偶聯劑的橋架作用,將銀粉的表面與樹脂等高分子化合物連接起來,增強其中的內聚力,使漆膜形成一個均一緊密的結構。選擇關智公司代理的S-825 偶聯劑,其添加量為1%時具有優良的防掉銀效果。

3. 3 光引發劑對涂料固化速度的影響

光引發劑能吸收紫外線能量,產生游離基,再引發涂層低聚物及單體,實現聚合、交聯,使體系固化成膜。選擇光引發劑,應從光引發效率、價格、污染、毒性、穩定性等方面考慮。選用1–羥基環己基********作為光引發劑,其固化時間短、價格低、無毒、穩定性好。光引發劑用量對涂料固化性能和貯存期有較大的影響。當光引發劑的用量小于4%(質量分數)時,固化速率與其質量分數成正比;當用量大于4%時,固化速率與其質量分數關系不大;但用量超過6%時,涂料貯存期縮短。綜合各方因素,光引發劑用量以4%為宜。

3. 4 底層鋁粉漆和紫外光清漆的參考配方

3. 4. 1 底層鋁粉漆配方

Hypomer AC-7435 樹脂 50.0%

Desettle 201 防沉劑 1.0%

Disponer 923S 分散劑 0.2%

非浮型鋁漿 8.0%

鋁漿稀釋劑 15.6%

CAB 381-2(20%)醋酸纖維素 16.0%

氯醋樹脂(Vinyl resin) 8.0%

Levaslip 875 平滑劑 0.2%

S-825 偶聯劑 1.0%

3. 4. 2 紫外光固化清漆配方

Hypomer UA-M6 丙烯酸酯聚合物 46.2%

Hypomer UR-61 聚氨酯丙烯酸酯 25.0%

三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA) 12.0%

二縮三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA) 8.0%

異冰片丙烯酸酯(IBOA) 4.0%

1–羥基環己基苯 基 甲酮(光引發劑184) 4.0%

Defom 5700 消泡劑 0.1%

Levelol 835 流平劑 0.5%

Levaslip 884 聚硅氧烷平滑劑 0.2%

UV 稀釋劑按m(EAC)∶m(IPA)∶m(IBA)=

2∶1∶1 配制,稀釋至約12 s(涂-4 杯,25 °C)。

3. 5 涂料性能

底層鋁粉漆及紫外光固化清漆的性能檢測結果分別列于表1 和表2。

鋁粉漆(底漆)性能檢測結果

紫外光固化涂料配方設計,以Hypomer AC-7435 熱塑性丙烯酸樹脂、氯醋樹脂和CAB 381-2 醋酸纖維素為成膜物,合成了鋁粉底漆 中國建材網,cnprofit.com

紫外光固化清漆性能檢測結果

4 結語

UV 涂料的開發是一項較復雜的系統工作,涉及熱塑性底漆和UV 罩光漆兩類產品的開發,要同時兼顧兩者間的配套性以及可施工性。只有與底漆配合良好的UV 涂料才具備優異的性能。


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