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      100%紫外光固化涂料的消光效應

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      -->>100%紫外光固化涂料的消光效應

      0 前言
      在100% 紫外光固化涂料應用中,因為UV 涂料的快速反應特性以及高固含量帶來的低漆膜收縮使UV 涂料的消光變得非常困難。此外,不同UV原料的搭配使用,生產固化參數的不斷調整也使配方的光澤控制具有相當挑戰性。本文通過一系列的實驗來展示各種因素對100% 紫外光固化涂料光澤的影響,主要包括了消光劑的選擇,原料的使用,基材類型,應用和固化條件等等。
       
      1 實驗部分
      1.1 原材料
      低聚物:621A-80,20% TPGDA 稀釋的雙酚A型環氧二丙烯酸酯;611B-85,15% HDDA 稀釋的脂肪族聚氨酯二丙烯酸酯;6315,改性聚酯丙烯酸酯。
      單體:TPGDA(三丙二醇二丙烯酸酯),DPGDA(一縮二丙二醇二丙烯酸酯),HDDA(1,6 己二醇二丙烯酸酯)和TMPTA(三羥甲基丙烷三丙烯酸酯)。
      光引發劑:Darocur 1173,Irgacure 184,Irgacure907,Irgacure 819,TPO(2,4,6- 三甲基苯甲;交趸ⅲ,BP(二苯甲酮)和三級胺。
      消光劑:格雷斯公司的SYLOID®ED30,ED80,RAD2105。
      涂布器:20 μm,50 μm,75 μm 的線棒。
      固化設備:IST Micicure 和UV 能量計。
      固化參數:600 mJ/cm2,10 m/min。
      基本實驗配方:
      配方 1:
      低聚體 40
      反應單體 56
      光引發劑 4
      消光劑 10
      配方 2:
      621A-80 40
      TPGDA 46
      HDDA 10
      Darocur 1173 4
      消光劑 10
      配方1 用來考察配方組成對光澤的影響。
      配方2 用來分析如何選擇消光劑以及基材和固化工藝對光澤的影響。
      1.2 消光劑的選擇
      雖然有很多方法可以獲得消光效果,添加二氧化硅消光劑無疑是最有效的方式。針對100%UV 涂料的特性,并不是每種消光劑都能獲得很好的消光效果。表1 列舉出3 種消光劑作為實驗試樣來分析
      如何選擇合適的消光劑。
      微米級二氧化硅消光劑的物理參數
      ED80 和ED30 是格雷斯公司SYLOID® 傳統的消光劑,RAD2105 是格雷斯公司專門為UV 固化涂料開發的SYLOID® 消光劑。圖1 顯示了在一定濃度下,消光劑在不同膜厚的環氧丙烯酸體系中的表現。
      消光劑類型和膜厚對光澤度的影響
      由圖1 可見:在漆膜厚度小于15 μm 時,粗粒徑的ED80 是最佳的選擇。這是因為大顆粒的平均粒徑越近似于漆膜厚度,就越容易形成凹凸不平的漆膜表面,從而降低了光澤。但隨之帶來的是增大了表面摩擦系數,降低了手感。隨著漆膜厚度的增加,粒徑大小對消光的影響作用減少。經過特殊有機處理的細粒徑的RAD2105 更容易在厚漆膜中取得滿意的消光效果。
      1.3 配方
      一個典型的100%UV 涂料配方由一定的低聚物,單體,光引發劑以及其他助劑按照不同配比構成。不同原料的搭配使用對體系本身的反應動力學有著直接的影響并直接決定獲得低光澤的難易程度。我們通過以下幾組實驗來尋找原料反應活性和光澤的關系。
      1.3.1 低聚物
      我們先看同一種消光劑在不同低聚物中的表現性能,來判斷低聚物對光澤的影響(圖2~4)。
      不同漆膜厚度條件下RAD2105 在環氧丙烯酸體系中的消光曲線
      圖2 表明:對于反應活性快難消光的環氧丙烯酸酯體系,隨著消光劑添加量的增加,光澤下降緩慢。但隨著漆膜厚度的增加,光澤有明顯的下降趨勢。
      圖3 不同漆膜厚度條件下RAD2105 在聚酯丙烯酸酯 體系中的消光曲線
      圖3 不同漆膜厚度條件下RAD2105 在聚酯丙烯酸酯體系中的消光曲線
      圖3表明:改性聚酯丙烯酸酯比環氧丙烯酸酯容易消光,且隨漆膜厚度的增加,光澤下降趨勢增大。
      不同漆膜厚度條件下RAD2105 在聚氨酯丙烯酸酯 體系中的消光曲線
      圖4 表明:在容易消光的低官能團度聚氨酯丙烯酸酯體系中,膜厚變化對光澤的影響減少。
      對比3 種典型低聚物,我們看到反應活性越低的低聚物越容易消光,從而膜厚變化對光澤的影響也會減小。
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