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紫外光固化涂料的组成成分及其行业应用范围 紫外光固化(Uv固化)是辐射固化技术的一种，是快速发展的“绿色”新技术。紫外光固化涂料(UvCC)是20世纪60年代开发的一种节能环保型涂料。经过紫外光照射后，它会发生光化学反应，液态的低聚物(包括单体)涂层，经过交联聚合而瞬间形成固态涂层。UVCC能得到广泛的应用和发展，是因为它具有节能环保、涂层性能优异、生产效率高等独特优点。 1 .UVCC的组成 UVCC的主要成分包括可交联聚合的预聚物(光活性齐聚物)、活性稀释剂(光活性单体)、光引发剂、助剂(流平剂、消泡剂、消光剂、表面滑爽剂)。其各自性能及研究进展如下。 1.1齐聚物 齐聚物是光固化产品中比例最大的组分之一，是光固化配方的基料树脂，决定着固化后产品的基本性能(包括硬度、柔韧性、附着力、光学性能、耐老化等)。主要包括不饱和聚酯树脂、环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯，以及丙烯酸化聚丙烯酸酯等。在20世纪30年代末期，不饱和聚酯树脂最早被开发用作光固化齐聚物。环氧丙烯酸酯是由商品环氧树脂和丙烯酸或甲基丙烯酸酯化而制得，是目前国内光固化产业内消耗量最大的一类光固化齐聚物。它的抗化学腐蚀性、强附着力、对颜料的良好润湿性，使其在纸张涂料、木器涂料、金属底漆方面得到广泛应用。 为了突出齐聚场的性能优势，国内外对其改性方面的研究也比较多，比如胺改性环氧丙烯酸酯，引入季胺基团，其主要特点在于固化速度高、固化膜附着力增加、韧性增强，因而在丝印、平印及柔印油墨上有重要应用价值。另外还有磷酸酯改性、多元酸酐改性、硅氧烷改性、长链脂肪酸改性环氧丙烯酸酯等。聚氨酯丙烯酸酯应用的广泛程度仅次于环氧丙烯酸酯，特别是在纸张、皮革、织物等软性底材的光固化涂饰方面，发挥着至关重要的作用。但是由于它固化慢、价格相对较高，所以在光固化配方中较少作为主体齐聚物，而是作为辅助性功能树脂使用。 20世纪80年代末期，出现了乙烯基醚系列、环氧系列等阳离子机理固化成膜的齐聚物，即非丙烯酸酯齐聚物，这类齐聚物的固化不受空气中氧的阻聚作用的影响，固化速度快，发展较快。人们已合成了既有自由基固化机理的丙烯酸酯基团，又有氧离子固化机理的乙烯基团的杂化齐聚物。随着UVCC的不断发展以及人们环保意识的不断增强，各种水性齐聚物不断出现。有研究论文报道了用于光固化水性涂料的不饱和聚酯。Phifips等人报道了以不同多元醇和多元酸合成的聚酯丙烯酸酯，认为要获得好的水溶性，必须至少有6%～7%的亲水性基团，其相对分子量在6 403 000，固化产物具有较好的耐溶剂性和耐水性。 1.2光活性单体 传统的溶剂型涂料通常需加入有机溶剂，以起到调节黏度的作用，这些有机溶剂一般不参与成膜反应，在成膜时挥发到空气中会造成环境污染。而在光固化体系中，光活性单体(活性稀释剂)不但起到调节体系黏度的作用，而且通常都能参加固化成膜反应，很少挥发到空气中，赋予了体系环保特性。按分子中含有的反应性基团，活性稀释剂分为单官能度、多官能度活性稀释剂。Young研究了官能度对其聚合速率的影响，结果表明：官能度越大，固化速度越快，交联程度越高。 目前应用最广泛的活性稀释剂是(甲基)丙烯酸酯类，其已经发展为第三代活性稀释剂，具有高反应活性、低收缩率等优点。 1.3光引发剂 光引发剂是UVCC的关键组分，其作用是产生引发固化反应的活性基团。一般分为自由基聚合光引发剂和阳离子聚合光引发剂。阴离子光引发剂的研究较少，尚未发现商业应用报道。自由基光引发剂分为裂解型和夺氢型两大类。裂解型自由基光引发剂多以芳基烷基酮衍生物为主，如苯偶姻衍生物、苯偶酰缩酮衍生物、二烷氧基苯乙酮、a一羟烷基苯酮、a一胺烷基苯酮等，其中苯偶姻类是较早开发的一种光引发剂，由于其黄变的缺点，所以现在很少使用。而a一羟烷基苯酮是目前应用开发最为成功的一类光引发剂，国内应用最广泛的是Ciba公司的I~OCUY 1173和Irgacure 184。夺氢型引发剂利用叔胺类光敏剂构成引发剂／光敏剂复合引发体系，可抑制氧气的阻聚作用，提高固化速度。以筒盐为代表的阳离子引发剂，可快速引发齐聚体和单体固化成膜，且不受空气中O，的阻聚作用的影响。人们已合成了几种翁盐，深入研究了翁盐的引发行为，比较了它们的光引发效率，结果发现：并不是所有的摘盐都具有阳离子引发功能。有效的翁盐有：硫翁盐、碘翁盐、氮翁盐、芳茂铁盐等，其负离子有[B(PhF5) 4]一、PF6一、SbF6一、AsF6一等，固化速度大小取决于这些负离子的活性，研究发现其活性大小为SbF6≥AsF6≥PF6≥BF4一[B(PhF5 ) 4]一。由此表明：[B(PhF5 ) 4]一的活性比SbF6一强，使用0.4%的[B(PhF5) 4]一的碘翁盐，引发官能化的硅氧烷聚合物，其固化线速度可达457m／rain。由于SbF一具有