C11紫外线可硬化树脂之合成及性质研究指导老师-昆山科技大学.PDF

紫外線可硬化樹脂之合成及性質研究 指導老師：蔡三元 教授 專題學生：吳偉宏、張韶詠 摘要 本報告為紫外線硬化樹脂的合成及性質綜合研究。在合成方面，反應物的莫 耳數比異氰酸塩：丙烯酸酯：聚二醇 = 2 ： 2 ： 1所得的寡聚體為最好。通常 在樹脂中加入反應性單體，可以降低黏度改善加工性質。但就PHEA和TMPTA 兩種單體而言，其加入量增加會提高試片的強度。 一、 前言 近年來由於工業對於低公害、省資源、省能源之需求日益迫切，因而在塗料、 印刷油墨、絕緣凡立水方面，無溶劑型樹脂之需求日漸提高。目前有許多業界例 如：弱電器產品、攝影器材、車輛相關業界等都在使用ABS、AS、PC及其他塑 膠來替代金屬製品。一般塑膠製品之保護而言，其美觀塗裝之耐熱性低，因此如 果使用一般性塗料時，不得不使用常溫乾燥或低溫烘烤型塗料，如此則硬化時間 甚長而且耐藥品、耐溶劑性、耐磨耗等問題很多。其對策最好是使用低溫硬化型 紫外線可硬化(UV-curing)塗料。當然UV塗料系可應用於經電鍍、蒸著面等之保 護膜。大凡製品之表面硬度、耐溶劑性、耐藥品性等可經使用UV塗料而得大幅 度之提高，又如塗料技巧方面，無溶劑型有困難時也可改用溶劑型UV塗料。還 有一點需留意，因UV塗料甚少有著色者，而且有時甚至發生密著性不良。 在硬化機構上，使用熱能之熱化學反應，也因紫外線發生裝置之開發和紫外 一種新發現。 過去我們所用的傳統式塗膠方式： 樹脂+溶劑 → 塗膠 → 乾燥 → 膠膜 而現代塗膠技術： 光硬化樹脂 → 紫外線照射 → 膠膜 紫外線硬化樹脂的優點：(1)不使用溶劑，對於環境的汙染小。(2)硬化速度 快，減少操作空間。(3)可在金屬板或膠片上印刷。(4)硬化所需能源較少。(5)不 需加熱，可以使用對熱敏感的樹脂或基材。(6)塗膜密著性優，表面光滑無氣泡， 耐磨性佳。 紫外線硬化樹脂的缺點：(1)原料樹脂價格較高。(2)樹脂中加入顏料則使照 光時間增長。(3)空氣會抑制表面硬化的速度。(4)紫外線和臭氧對人體有害。(5) C12-1 硬化塗膜會產生黃變。 -9m)，紫外線硬化引發光分解或氫攫以產 紫外線波長範圍200~400nm(1nm=10 或聚合反應而產生硬化。但是空氣中的氧分子因具有未共用電子對，容易與自由 基結合而終止連鎖反應，故稱氧有抑制光硬化的作用。會影響到樹脂光硬化的速 率和樹脂塗膜的物性，導致黏手、硬度不夠、機械強度和耐磨耗性不良。在工業 上最常用的方法是在光起始劑中加入胺類做為光敏劑，胺類有迅速溶於塗層而將 氧氣隔絕因而提高硬化速度，可以有效防止氧的抑制作用。丙烯酸型之UV塗裝 比較他型者在聚合開始時容易發生氣泡，而且可得到高硬度，富可繞性塗膜。 本研究是選用分子量均為1000的三種不同的聚二醇類(PEG、PPG、PTMG)， 合成三種不同的丙烯酸胺酯寡聚體，然後分別加入三種不同官能基的反應性單體 (PHEA、HDDA、TMPTA)，調製成九種紫外線硬化樹脂。加入反應性單體的目的 是調整樹脂的黏度和性能，以便適用於多樣化的塗膜加工。本研究並使用分析儀 器來檢測各種光硬化樹脂的一些物性。 二、 原理 體時可採用兩種方法，以HEMA-MDI-PPG系統為例： 第一種方法： 2MDI + PPG → MDI – PPG – MDI (M) 2HEMA + M → HEMA – MDI – PPG – MDI – HEMA 第二種方法： HEMA + MDI → HEMA – MDI (N) 2N + PPG → HEMA –MDI – PPG – MDI – HEMA 第一種方法合成的寡聚體所得的黏度較高，其原因可能在合成時容易發生 – (PPG – MDI)n的結構，分子量分布較不易控制。本研究採用的是第二種方法來 合成寡聚體。在室溫即可進行反應，但反應速度很慢，必需藉由觸