UV固化涂料基础理论与应用.ppt

主讲：邱时信 2012-09-16 1-1光的透过和吸收  光吸收的本质：是光的能量转移到吸光物质，使吸光物质分子由低能量状态转化到高能量状态。例如从基态到激发态。 吸收的能量与波长的关系： ΔE=hv=hc/λ ΔE：分子激发态和基态的能级差 H: 为planck常数，其值为6.62*10-34J·S C: 光速,其值为3x108m/s=3x1017nm/s λ:波长，nm V: 光的频率，s 可见，波长越短，则能量越高，紫外光波长比可见光短，因此其能量较高，会对生物细胞产生破坏作用，可用来杀菌消毒，通常用的杀菌灯的主波长为200~300nm。 1-3，光固化反应关于氧阻聚问题 空气中的氧分子的阻聚作用体现在两个方面。一是处于基态的三线态氧可以作为猝灭剂，将激发三线态的光引发剂猝灭，氧分子被激发到活泼的单线态，光引发剂从激发态回到基态，阻碍活性自由基的产生。（然，多数Ⅰ型PI激发三线态寿命短，在与氧分子作用前已分解，氧分子与其发生双分子猝灭作用概率低，可忽略。二是基态的氧分子处于三线态，本质上是双自由基，因此对光引发过程产生的活性自由基有较强的加成活性，形成对乙烯基单体无加成活性的过氧自由基，可与活性自由基对单体的加成反应相竞争，对聚合过程的阻碍作用最显著。 有关氧分子阻聚的反应式： A, PI* R· 激发态PI产生活性自由基 B，活性自由基引发单体聚合 Y R·+ CH2=C-Y R-CH2-C· Monomer 聚合物 X X C,激发态PI被氧猝灭： PI*+O2（三线态） PI+O2（单线态） D，活性自由基与氧加成： R·+O2 R-O-O·过氧自由基 Y Y R-CH2-C·+O2 R-CH2-C-O-O· X X 2-1,photoinitiator自由基聚合PI 自由基聚合光引发剂的分类： 按结构特点大致可分为以下几类， 羰基化合物 染料类 金属有机类 含卤化合物 偶氮化合物 过氧化合物 按PI产生活性自由基的作用机理不同，主要分两大类： 裂解型光引发剂（NorrishⅠ型） 夺氢型光引发剂（NorrishⅡ型） 2-1,photoinitiator自由基聚合PI 裂解型photoinitiator（Ⅰ型） 作用机理：引发剂吸收光能后，跃迁激发单线态，经系间窜跃到激发三线态，在其激发单线态或三线态时，分子结构呈不稳定状态，其中的弱键发生均裂，产生初级活性自由基，从而对乙烯基类单体进行引发聚合。其多以芳基烷基酮衍生物为主。有代表性的包括以下几类： （1），苯偶姻及其衍生物：主要包括苯偶姻醚衍生物，适合猝灭性强的单体引发聚合。例如，苯乙烯。缺点：贮存不稳定，易黄变。 （2），苯偶酰衍生物（二苯基乙二酮）：缺点：效率低，溶解性差，黄变严重。有代表性的有：α，α-二甲氧基-α-苯基苯乙酮（DMPA，又称α，α-二甲苯偶酰缩酮 DMBK），即651。 （3），二烷氧基苯乙酮：已商品化的有，α，α-二乙氧基苯乙酮（DEAP），缺点：稳定性差，效率不如α-羟烷基苯酮。 （4），α-羟烷基苯酮：主要包括，HMPP（2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮）即1173 HCPK（1-羟基-环已基苯酮）184 （5），α-胺烷基苯酮：此类引发剂一般在其苯环对位有强推电子基团，如甲巯基、吗啉基等。商品化的有，MMMP（2-甲基-1-（4-甲巯基苯基）-2-吗啉-1-丙酮）907， BDMB（2-苯基-2,2-二甲氨基-1-（4-吗啉苯基）-1-丁酮，369 （6），酰基膦氧化物：芳酰基膦氧化物和芳酰基膦酸酯，此类引发剂有较长的吸收波长，（350~380nm），已经商品化的有， TPO（2,4,6