光固化技术之所以能得到迅速发展源于其自身的特点,目前,光固化涂料及其设备己经广泛应用与化工、机械、电子、轻工、通讯等领域。光固化涂料包括:竹木地板、装饰板、家具等紫外光固化木器涂料;汽车部件、器械、光盘、信用卡等紫外光固化塑胶涂料;钢材防锈、彩涂钢板、印铁制罐、易拉罐等紫外光固化金属涂料;装饰纸、标签、卡片、书面表面上光、金属化涂层等紫外光固化纸张涂料;光刻胶、印刷线路板、软(硬)盘、光盘、录像带、磁带、光纤、元器件封装等,]电子工业用紫外光固化涂料和光固化无影胶等。随着人们对环境保护的日益重视,光固化涂料正在代替或部分代替传统涂料。
一、光固化涂料的组成
目前尽管光固化涂料品种繁多,性能各异,但其主要成份一般包括光引发剂,活性稀释剂,反应性低聚物,各种颜、填料以及能改善漆膜性能的辅助添加剂等。
1、光引发剂
光引发剂因产生的活性中间体不同,可分为自由基型光引发剂和阳离子型光引发剂两类。
自由基型光引发剂因产生自由基的作用基理不同,又可分为裂解型光引发剂和夺氢型光引发剂两类,如我们常用的1173等就属于裂解型,夺氢型光引发剂包括二苯甲酮或杂环芳酮类化合物,与夺氢型光引发剂配合的助引发剂为叔胺基化合物,如我们常用的活性胺等。
光引发剂在涂料配方中所占比例量小(通常为3%~10%左右),但所起作用非常关键,光固化涂料配方中,如果缺少它,光固化反应将无法进行。
2、活性稀释剂
活性稀释剂在光固化涂料中除了具有稀释作用,调节体系粘度外,还要参与光固化反应,影响涂料的光固化速度和漆膜的力学性能,在结构上它是具有光固化基因的有机化合物,根据其官能团的多少,将活性稀释剂分为单官能度单体如甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸异辛酯,双官能度单体如TPGDA、DPGDA、NPGDA、HDDA等,三官能度单体如TMPTA、GPTA,和多官能度单体如DPHA等。
在光固化涂料木器漆中,选择活性稀释剂应综合考虑以下因素:如粘度、毒性、刺激性、挥发性、体积收缩性、反应性、与树脂和光引发剂的互溶性,热稳定性以及固化产物玻璃化温度等。
3、反应性低聚物
反应性低聚物属于感光性树脂,是光固化涂料的主体部分,它的作用基本上决定了固化后漆膜的主要性能,因此,反应性低聚物是光固化涂料配方设计当中的一个重要环节。
反应性低聚物主要包括多类丙烯酸树脂,如环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯和丙烯酸树脂等,但实际应用**多的还是环氧丙烯酸酯,其次是聚氨酯丙烯酸酯。
不饱和聚酯也可用于光固化木器涂料,但由于它在配方应用当中缺乏灵活性,且存在不少弊端,故在现代光固化涂料中基本被淘汰。
二、光固化涂料固化机理
光固化涂料的光固化过程是指液态树脂经光照后变成固态的过程,其光固化反应大多数是光引发后链式聚合反应。固化机理大致可以分为四个阶段: