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阻聚劑在紫外光固化色漆中的應用探討,通過考察熱穩定性、固化度(RAU)、固化速率等方面性能,中國化工網,okmart.com
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阻聚劑在紫外光固化色漆中的應用探討,通過考察熱穩定性、固化度(RAU)、固化速率等方面性能
2020年03月09日    閱讀量:     新聞來源:中國化工網 okmart.com  |  投稿

0 引言
紫外光固化涂料是環保材料中比較熱門的研究對象,特別是目前溶劑型涂料受到環保限制的前提下,環保、高效的紫外光固化涂料已成為最能和水性涂料相媲美的高分子材料之一。最近幾年,紫外光固化涂料以每年15%~20% 的速度發展,是所有涂料品種中發展最為快速的品種之一。


紫外光固化涂料在涂膜光澤、硬度、耐磨性等方面具有很多優點,但其在色漆固化方面存在著致命的弱點,這主要是因為色漆具有遮蓋性,影響了紫外光的穿透性,因而色漆的深層固化是一個軟肋;另一方面,通過添加特殊的引發劑雖能提高引發效果,但是貯存穩定性又成為一個很大的應用問題中國化工網okmart.com。因而使用阻聚劑是紫外光固化色漆(油墨)中的一個重要問題。


阻聚劑是紫外光固化涂料中常用的一種助劑,因為在大多數的紫外光固化體系中,都是以自由基聚合為主,這也就決定了成膜物組成中是碳碳雙鍵的結構,目前主要是丙烯酸酯類和烯丙基醚類,其中絕大多數還是以丙烯酸酯為主,使用阻聚劑基本上以此類組成物為研究對象,本研究亦然。


關于阻聚劑在紫外光固化體系中的使用,需要注意兩個問題:一是發揮阻聚劑的作用,提高貯存穩定性;二是加入的阻聚劑不能影響固化速率。本研究通過考察固化速率、貯存穩定性、固化度等幾方面性能,優選出紫外光固化色漆用阻聚劑品種及其最佳用量。

1 試驗部分
1.1 主要試劑
脂肪族聚氨酯丙烯酸酯6145-100、環氧丙烯酸酯621A-80、丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯EM2251,長興化學;三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA),江蘇利田化學;分散劑BYK163,畢克化學;對甲氧基苯酚(MEHQ),工業級,無錫恒輝化學公司;N- 亞硝基苯胲鋁鹽510,上海點耀精細化工有限公司;


對苯二酚(HQ)、2,6- 二叔丁基對甲苯酚(MTBHQ),工業級,南京邦諾生物科技有限公司;光引發劑184(1- 羥基環己基苯基甲酮)、TPO(2,4,6- 三甲基苯甲?;? 二苯基氧化膦)、907[2- 甲基-1-(4- 甲硫基苯基)-2- 嗎啉-1- 丙酮]、369[2- 苯基芐-2- 二甲基胺-1-(4- 嗎啉芐苯基)丁酮]、819[雙(2,4,6-三甲基苯甲?;┍交趸ⅲ?,天津久日化學;酞菁藍、酞菁綠、永固紅,江蘇亞邦顏料有限公司;鈦白粉R706,美國杜邦公司;炭黑R400,美國卡博特公司。


1.2 主要儀器
400 目印刷絲網,廣州標格達實驗室儀器用品有限公司;紫外光固化機FUSION F300,德國賀利士(Heraeus Noblelight)集團公司;UV 能量計(UV-INTEGRATOR),涿州藍天特燈發展有限公司;Nicolet iS5 傅里葉紅外光譜儀,美國Thermo Nicolet公司;耐熱烘箱DHG-9070、桌上型紫外老化箱BGD852,廣州標格達實驗室儀器用品有限公司。


1.3 試驗基準配方
按照表1 配方制備色漆,根據色漆顏色使用相應顏料,阻聚劑按照0.5% 用量進行對比試驗。
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注:分別選用MEHQ、510、HQ、MTPHQ 進行對比試驗。


1.4 性能測定
1.4.1 固化度(RAU)的測定
由于紫外光固化色漆不能厚涂,因此我們只能做很薄的涂膜來進行測試研究,目前我們采用的是絲網印刷制膜。將色漆用400 目的絲網印刷在200 g的白色銅版紙上,滿足涂膜在8 μm 下印刷制膜,在同一紫外光汞燈固化條件,溫度25℃下靜置24 h 后,在25℃,濕度50% 的條件下用紅外光譜儀測試固化度。


主要是利用丙烯酸酯中C=C 的特征指紋區光譜(波數在808~810 cm-1 處的吸收光譜)的峰高或峰面積在固化前后的變化來計算固化度RAU。不
同顏色色漆的固化能量如表2 所示。
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1.4.2 固化速率的測定
按GB/T 1728—1989《漆膜、膩子膜干燥時間測定法》中的指觸法來測定固化速率。
1.4.3 耐熱性能的測定
在烘箱中進行耐熱性能的測定,試驗條件是80℃,72 h,對比觀察體系外觀及黏度的變化。

2 結果與討論
2.1 阻聚劑對固化度(RAU)的影響
2.1.1 阻聚劑品種的影響
紫外光固化涂料的固化度是極其重要的一個考核指標,準確地說,它是最直接影響紫外光固化行為的因素,反應出體系的交聯程度。不同阻聚劑對固化度的影響見表3。
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從表3 中可見,這4 種阻聚劑中,MEHQ 和510對固化度的影響較弱,對紫外光固化阻礙較小,而另外兩種阻聚劑對固化度的影響要大一些。僅固化度一項比較,MEHQ、510 是相對首選的阻聚劑。


2.1.2 阻聚劑用量的影響
考察了兩種對固化度影響較小的阻聚劑的用量對色漆固化度的影響。MEHQ 及510 在白色和藍色體系中的表現分別見圖1 和圖2。
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與其它體系一樣,隨著阻聚劑用量的增大,色漆固化度變小。當阻聚劑的用量>0.5% 后,就會有顯著的阻礙固化作用。由圖1、2 可見,合適的阻聚劑用量為0.1%~0.5%,具體應根據不同顏色對紫外光的吸收情況,來選擇阻聚劑的用量。


2.2 阻聚劑對耐熱性能的影響
通過比較色漆在耐熱老化前后的黏度變化情況來考察阻聚劑對色漆耐熱性能的影響,結果見表4。
由表4 可見,不同色漆中幾種阻聚劑的表現是不一樣的:在白漆中表現最好的是MEHQ,其次是510 ;在藍漆和綠漆中,只有510 表現得最好,耐熱前后黏度基本不變,其余3 種阻聚劑體系都出現了不同程度的結塊固化;在紅漆中表現最好的是510 和MTPHQ ;在黑漆中表現最好的是MEHQ 和510。綜合來看,在5 種色漆中耐熱性最好的是510。
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2.3 阻聚劑對固化速率的影響
阻聚劑對固化速率的影響見表5。
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由表5 可見,在有色體系中阻聚劑對固化速率影響不是很大,但相對來說,MEHQ、510 表現較好。

3 結語
通過考察耐熱穩定性、固化度(RAU)、固化速率等幾方面性能,對幾種阻聚劑在紫外光固化色漆(紅、綠、藍、白、黑)中的應用作了對比,結果表明:在有色體系中,對羥基苯甲醚(HEMQ)和N- 亞硝基苯胲鋁鹽(510)是較合適的阻聚劑,但由于HEMQ 在酞菁體系中達不到耐熱性的要求,不建議使用。


因此在紫外光固化色漆中,N- 亞硝基苯胲鋁鹽(510)是比較優選的阻聚劑,其合適的用量為0.1%~0.5%。

余宗萍1,2,3,楊 昊2,黃世斌1,楊鵬飛2,邱鳳仙3
(1. 蘇州市明大高分子科技材料有限公司,江蘇蘇州 215234 ;2. 浙江省瑞通光電材料有限公司,浙江湖州 313000 ;3. 江蘇大學化學化工學院,江蘇鎮江 212013)

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