辐射固化在粉末涂料中的应用
目 录1前言
2辐射固化原理
2.1.1光敏引发剂
2.1.2齐聚物(官能化低聚物):
2.1.3固化剂:
2. 2EB固化体系
3UV及EB在粉末涂料中的应用
3.1UV在粉末涂料中的应用
4辐射固化研究进展
5结语
1前言
近年来随着环保意识的增强，环保要求愈来愈高，对涂料中voc排放量限制越来越严格。传统的溶剂型涂料因其voc对环境污染严重，其市场占有率正迅速下降，而具有环保特性的辐射固化粉末涂料正在全球涂料市场成为持续热点。辐射固化粉末涂料是通过一种单体/低聚物的混合物的快速聚合而获得一种可交联的涂膜技术。这种体系的快速聚合主要是通过光引发剂和辐射源来实现的。辐射固化粉末涂料与高固体分涂料、水性涂料相比具有如下特点:固化速度快、固化温度低、能量消耗低、辐射固化设备紧凑、加工速度快、可控性强、固化产品性能优越。因而被誉为“面向21世纪绿色工业新技术。
辐射固化涂料体系主要包括紫外线(UV)固化和电子束(EB)固化两类。
2辐射固化原理
2.1 UV固化体系UV,辐射,水性,粉末,溶剂
UV固化是依靠光波的传递引发反应。由于直接光引发聚合(非光敏聚合)的效率不高，一般采用光敏聚合。其机理是:①当用紫外光照射时，涂料中光引发剂吸收200-360nm波长的光激发、分解产生自由基式阳离子;②自由基引发材料中含不饱和双键、环氧剂官能团类物质在很短时间内聚合;③双键的链式聚合反应一直进行下去直至自由基活性消失(自由基碎灭、链转移等)从而形成交联式三维网状高聚物。
从上面的固化机理可知，UV固化涂料的组成主要有:
2.1.1光敏引发剂
通过光解作用产生活性自由基，如自由基式阳离子。直接控制聚合速效光引发剂主要有:
①阳离子光引发剂。如硫踢盐，碘给盐，氮踢盐。其负离子对有PF。
②自由基光引发剂:较之阳离子引发剂而言。自由基光引发剂包括苯偶酞及其缩酮类、二苯甲酮一胺共扼体系、安息香及其衍生物等等。
③阳离子一自由基光引发剂:此引发剂在紫外光照射下能生成自由基，也可生成阳离子，如苯基麟二苯甲酮。
④高分子引发剂:较小分子引发剂相比，它可以防止小分子光引发的迁移、涂料的黄变和老化。
2.1.2齐聚物(官能化低聚物):
它构成体型化合物的网状结构骨架。决定了涂料的物理化学性能。它包括有:自由基齐聚物、阳离子齐聚物、混杂齐聚物、超支化齐聚物。
自由基齐聚物体系主要为不饱和聚酯，丙烯酸酯类型等。不饱和聚酯价格便宜，但固化速度慢，漆膜柔韧性差。而丙烯酸酯系列树脂利用丙烯酸的双键固化，反应活性高，固化快，漆膜硬而不脆，柔韧性好，抗化学药品性好。如UCB公司开发的“UvcoatTM”系列树脂为含(甲基)丙稀酸双键的聚醋。阳离子齐聚物主要为环氧树脂体系。最近发展起来的环氧树脂乙烯基醚体系是较新的阳离子固化体系，乙烯基醚双键可进行阳离子聚合，因而这种新的双组分体系可对环境树脂单一体系进行改良。如F"M"Witte报道了一种可UV固化粉末涂料体系，其树脂为DSM公司开发的马来酸(MA)/乙烯基醚(VE)非丙稀酸性的VU固化体系。此体系UV固化历程为缺电子马来酸的不饱和聚醋与含有富电子不饱和乙烯基醚官能团的聚氨醋的两种不饱和基团共聚。
2.1.3固化剂:
固化剂对高聚物的聚集状态起着决定性作用，而且对粉末涂料的贮存期、成膜条件等起着至关重要的作用。固化剂类型决定于作为基体树脂所带有的活性基团，一般为羟基类、羧基类、环氧基类和带有C=C不饱和双键类。但在UV固化粉末涂料配方中，应尽量避免使用固化剂，从而避免在涂层熔融流平阶段发生提前固化。但为了提高涂膜的性能，有时也会加人少量助固化剂，但加人量与热固化粉末涂料相比要少得多。
(4)填料及助剂:助剂主要包括:消泡剂、流平剂、润湿剂及其它特别功能助剂。
2. 2EB固化体系
EB固化体系是通过高能电子束使涂膜产生自由基而引发高分子均聚物和活性固化剂交联成膜。
其固化历程为:
由于EB固化靠电子的高穿透能力引发聚合，故可不加光引发剂。其成分主要为:齐聚物、活性固化剂、颜填料及助剂组成。
从上述机理可知，UV固化依赖光敏剂产生自由基引发齐聚体双键聚合，双键的交联密度和齐聚体的结构决定涂层的最终性能。而EB固化时电子束的能量较高，在引发体系的双键聚合外，还可在体系主链上随机产生自由基活性点，从而引起主链分子发生聚合、重排或降解。EB固化涂层的性能与涂层的支链化程度和齐聚体的结构有密切关系，而涂层的支链化程度与电子束的能量有密切的关系。
相对于UV体系，EB的优点有:① EB可使UV难以固化的不透明体系固化完全。②体系中不含光敏引发剂，其光稳定性及耐候性比UV完美。
3UV及EB在粉末涂料中的应用
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