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UV涂料UV光固化UV涂料与辐射固化技术

发布时间:2022-04-08 11:22:02  浏览次数:232

UV涂料UV光固化UV涂料与辐射固化技术 

UV涂料的组成

  UV涂料因应用领域不同而成分各异,但其基本组成可归纳为:

  1.活性稀释剂主要作用是溶解UV涂料中的固体组分,调节体系粘度。UV涂料中的稀释剂不是一般涂料使用的挥发性有机溶剂,而是直接参与固化成膜过程具有反应能力的无挥发性溶剂。活性稀释剂就化学结构而言,一般是分子量不大而分子内含有可聚合官能团的一类单体,成膜后成为漆膜的一部分。

  2.低聚物也有称齐聚物或寡聚物,是UV涂料中的基本骨架,在紫外线光子的作用下形成具有立体结构的漆膜,并赋予漆膜的各种特性,例如硬度、柔韧性、附着力、光泽、耐老化等性能。

  3.光引发剂是UV涂料中的关键组成部分,其作用在于传递紫外线光子的能量,迅速引发单体和低聚物的交联聚合,促进体系的液固转换过程。根据引发机理,光引发剂可分为自由基和阳离子两大类型。

  4.助剂顾名思义是为满足具体使用要求、改善漆膜性能而添加的某些辅助性组分,如流平剂、消泡剂、基材润滑剂、消光剂、分散剂、稳定剂、表面滑爽剂等。这些助剂与溶剂型涂料常规使用的助剂没有什么两样。

  UV涂料的基本组成,如果配上颜料则可成为一种UV色漆。通常涂料的漆层厚度一般为几十微米到几百微米,而UV色漆的厚度仅为数微米(黑色)到15微米(白色),UV色漆这样一种组成为UV油墨的制备奠定了基础。此外,UV胶粘剂的基本组成也与UV涂料大同小异。由此可见,UV涂料和UV油墨,甚至UV胶粘剂在化学配方上是没有本质区别的。

UV涂料的特点

  UV涂料可通过浸涂、淋涂、漆涂、旋涂,甚至真空涂等方法涂布后,再经紫外线光子照射而固化成膜。与一般的溶剂型涂料相比,UV涂料的特点如下:

  1.固化速度快 UV涂料在紫外线光子照射下固化,通常只需1秒钟左右或更短时间,可以进行快速连续化作业,大大提高生产效率。

  2.常温固化 UV涂料中常用低聚物,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、丙烯酸酯化聚丙烯酸树脂与不饱聚酯等树脂,以及各种丙烯酸酯的单官能团或多官能团单体,都可在紫外线光子的作用下通过自由基引发室温聚合和交联,因而特别有利于对热敏感的基材(如木材、纸张和塑料)的涂饰。

  3.节约能源 UV涂料不需要加热干燥,因而在施工时较之常规的热干燥涂料可节省能源75%~90%。

  4.节省占地面积 UV涂料的各种涂装设备紧凑,不需烘道,操作简便快捷,易于实现生产自动化,因而大大节省设备占地面积,并缩小作业空间。

  5.不污染环境 UV涂料是一种无溶剂或基本无溶剂的涂料,成膜过程中无VOC挥发到大气中,对环境不造成污染,易于满足政府或立法机构的环保条例。

  6.提升产品性能 UV涂料在紫外线光子的作用下实现组分之间的交联聚合,将液态快速固化成膜,并具有三维网状结构,因而可使漆膜表面性能得到改善,如硬度、柔韧性、耐磨抗刮性、耐化学药品性、高光泽度、耐用性等。

  UV涂料区别于常规应用的涂料主要在于:快干、环保、节能、优质。快干是紫外线光子能量作用于UV涂料的组分而迅速固化的结果。紫外光(UV)固化是当前辐射固化的一个重要分支,因为紫外线只代表电磁辐射波谱中一个狭窄波段1~380nm之间)。其他长波段低能辐射尚有红外线、微波、无线电波,以及短波段高能辐射,如X射线、g射线等。广义的辐射概念甚至包括带电粒子辐射

以及其他一些辐射,如电子束(EB)、同步辐射和激光辐射等。值得指出的是,当前最具有应用价值的辐射固化是UV固化和EB固化,其中UV固化的应用面更广。

由此看来,辐射固化(UV/EB固化)实际上是一种借助于能量照射源(紫外线或电子束)实现化学配方(涂料、油墨和胶粘剂)由液态转化为固态的加工过程。UV固化中能量照射源就是紫外线光源。目前最常用的紫外线光源是中压汞灯。中压汞灯是一种非单色性紫外线光源,即发射光谱内有多条紫外线。汞灯根据其结构又可分为电弧汞灯和无极汞灯。另外,氙灯也是一种非单色紫外光源,

常用作脉冲闪光灯。新近开发的单色紫外光源是以稀有气体为工作物质的准分子紫外灯(excimerlamp):充Xe灯牗172nm牘、充Kr Cl灯(222nm)和充XeCl灯(308nm)。上述的汞灯、氙灯或是准分子灯都是灯管形式的气体紫外光源。而最近就出现的发光二极管(LED)紫外光源(~385nm)则是一种半导体固体光源,其独特的光源性能,可能在今后展现出广阔的应用潜力。

综上所述,UV涂料与UV光源构成了UV固化基本技术内容。没有UV涂料,UV固化失去了物质基础'巧媳妇难为无米之炊'。同样没有UV光源,也会陷入'有米无灶'的困境,完成不了炊事的全过程。辐射固化技术的实用化可以追溯到上世纪60年代,当时德国推出了第一代UV涂料,在木器涂装工业上得到初步应用。以后辐射固化技术逐步由木材单一的基材扩展至纸张、各种塑料、金属、石材,甚至水泥制品、织物、皮革等基材的涂装应用。加工产品的外观也由最初的高光型,发展到亚光型、珠光型、烫金型、纹理型等,满足不同的需求。辐射固化大规模进入印刷出版行业的时间较晚,大

约为上世纪90年代。

目前辐射固化几乎涵盖了所有的印刷工艺,包括干式胶印、湿式平印、丝网印刷、柔版印刷、凸版印刷与凹版印刷等。承印物除纸张外尚有塑料、金属和漆膜等。UV/EB油墨相对于传统的溶剂型油墨最突出的特点,也UV涂料一样,就是快干、环保、节能、优质。事实上,辐射固化在印制电路板、大规模集成电路、数码相机、光盘(CD-ROM,DVD)、移动电话、液晶显示器与等离子显示器等制造业中的应用,已是一种不可取代的技术,可完成产品制作工艺中的各种涂装、印刷、涂饰和胶粘等任务。现在辐射固化正在向汽车制造业和建筑材料业突破。可以毫不夸张地说,辐射固化目前已进入千家万户和普通百姓的日常生活之中,尽管并不是所有人都能直接意识到这一点。在辐射固化中,UV固化应用领域最为广泛。而UV涂料较之UV油墨和UV胶粘剂的用量又大得多。值得注意的是,UV固化对色漆的固化厚度最大为50um,对清漆为130um。这时电子束(EB)可以弥补UV固化的不足,EB固化对色漆最大穿透厚度一般可达400um,而对清漆则达500um。不过应该看到,EB固化的应用规模,目前只有UV固化的10%,主要原因是EB固化设备的一次性投资比UV设备高得多。

 


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