军用伪装涂料
1.伪装涂料的定义、应用、原料
伪装涂料的定义：用于隐蔽军事设施、国防工事、军工器件以及防止敌人对目标的侦查的涂料。
伪装涂料的应用：军政人员、军用物资、军事目标、普通兵器、观瞄仪器等。
伪装涂料实现方式：在可见光、
红外光、紫外光、雷达波等侦察条件下起到伪装自己迷惑敌人。
伪装涂料的原料：基料、颜料和辅助材料组成。
基料：常用的有丁腈橡胶、氯丁橡胶，丁基橡胶，聚异丁烯，聚氯乙烯、聚
氨酯等。
颜料：由MgO、FeO、Fe2O3、ZnO、等金属氧化物构成的铁磁性材料，烟黑，石墨、炭黑、鳞状铝粉等导电材料和毛发、畜毛陶瓷等、它是伪装涂料组成中的
核心部分；
辅助材料：采用辅助材料是为了提高和改善涂层的物理机械性能、施工性能、表面状态等
2伪装涂料的分类及简介
伪装涂料的分类：主要有防光学伪装涂料、防热红外伪装涂料和防雷达伪装涂料等几大类。
防光学伪装涂料按用途分为防可见光和防近红外、防近紫外伪装涂料。前者用于伪装以植被、岩石、土壤为背景的目标;后者除可用于前述目标外，还可用
于伪装以雪地为背景的目标。
防热红外伪装涂料主要有：用热导率低的聚苯乙烯、聚氨酯泡沫、硅酮橡
胶等高熔点、高分子材料构成的绝热涂层;由发射率低的丁基橡胶、聚乙烯、醋酸乙烯共聚物等粘合剂和高导率的铝、锌、黄铜等粉末配制的，可形成“热图迷彩”的低辐射率涂料;为降低目标表面温度而采用的太阳能高反射涂料;以及能随目标温度变化而产生辐射率逆反应的温变型涂料等。
防雷达伪装涂料亦称电波吸收材料：主要是指能强烈吸收电磁波的涂层，有吸收型、谐振型、干涉型和等离子体型。
谐振型涂层是在树脂粘合剂中嵌人不规则排列的金属纤维及填料构成。
谐振型：对电磁波产生谐振而起偶极子的作用，从而吸收大量的电磁能。可采用喷涂、涂刷或预制成片的方法覆盖到飞机、火箭等目标上，来实现防雷达探测的目的。
干涉型：由交替叠置的电介质层和导电材料层组成。
吸波型：实质上是一种高分子复合涂料。它是以高分子溶液或乳液为基料，
吸波剂和其它附加成分分散加入其中而制成。
3现代伪装涂料的研究进展
在现代战争中，目标与背景在光谱反射方面的差别是敌人发现、识别和分辨目标的根本条件。为了使目标达到降低显著性或隐蔽的目的，必须设法减少或消除目标与背景之间在颜色上的差别，即必须在目标或对其观察路径上仿造或复制
与背景有相似或相同外貌的颜色，因此军事伪装的基本任务可以归结为对背景颜
色及图案的复制。用涂料对重要的军事目标进行伪装可以大大降低目标在背景上
的显著性，而且其使用方便，应用范围广，是实现军用迷彩伪装的主要手段。针
对不同的目标和不同的战场状况对伪装涂料的要求也不尽相同，1974 年美军开始使用标准四色迷彩，80 年代中期，联邦德国用三色迷彩取代了四色迷彩，而
目前瑞典在伪装涂料的研制技术方面处于世界前沿水平。
1 光学伪装涂料与近红外伪装涂料
可见光是指肉眼可见的光线，其波长范围为380 ~ 760nm。防可见光侦察的根本任务是消除目标与背景在颜色上的差别，即经过伪装的目标的颜色要与背景颜色相一致。可见光伪装对付的是敌方肉眼和光学仪器的观察。造成目标和背景在光学波段（UV、VIS、INF）反射差异的因素比较多，主要有物体表面的光谱反
射特性，物体表面的粗糙程度，表面的受照情况，光源光谱的功率分布以及仪器感光元器件的响应特性。
可见光伪装涂料的研制，关键是颜色的配制。配色除了参考经验配方以外，
主要是由实验确定。颜料的反射特性因产地和生产批次的不同而有所差异，它们的色调、吸油值都不尽相同，故配色后涂料的颜色、光泽是有差异的。此外，配
色时选用颜料，还要考虑对涂层环境性能的要求，例如配制绿漆时如果要求耐温性好则应选用三氧化铬为好。
以上配方研制的可见光伪装涂料可使探测和识别目标的可能性降到最低，其红外光谱曲线与叶绿素相同，用可见光或近红外照相都不易发现伪装后的目标。
近红外伪装涂料要求其本身具有极低的红外线吸收率，并在高温条件下要保持性能稳定。它不仅要模拟天然叶绿素的反射曲线，而且还要在近红外区域具有高反射，从而使目标在涂覆了这种涂料后不论在近红外还是全色照片中均难以识别，
它研制的关键是颜料的选择与配合。
2 红外伪装涂料
红外侦察是利用探测目标在一定温度下所辐射出来的一定强度的红外辐射
来达到揭示目标的目的。目前所用的红外侦察器材多是被动系统，其红外成像系统的温度分辨率已经达到了0.1K，空间分辨率也很高。而红外伪装是利用背景温度分布的多样性来实现的，所以除了对目标温度进行控制外，还要消除易于引起别的外形特征，使它具有背景中与之相近的物体的外形，同时，红外伪装不能降低原有的可见光近红外伪装效果。物体热辐射强度M 遵循下述规律：
4
M T式中，为斯- 玻常数，T为被测目标表面温度，为材料的热发射率。由上式可以看出，因为普通涂料的发射率都很高，所以尽管它们在可见光区颜色千差万别，但在中远红外区却都具有近似相同的高发射率，所以难以改变目标的
辐射亮度。而红外伪装的关键就在于目标能在不同区域利用辐射亮度的差别形成
热迷彩。涂层的发射率主要取决于所使用的粘结剂，通常所用的树脂如醇酸、酚醛、聚酯树脂等在中远红外区的发射率都很高，因此红外涂料研制的关键是寻找
低发射率，即吸收率小的树脂。有资料报道，具有环状结构的橡胶、丁基橡胶、
聚乙烯和醋酸乙烯共聚物等红外透明性能较佳，可以作为红外涂料的胶粘剂［2］。瑞典巴拉居达公司用吹塑聚乙烯，加以低吸收颜料着色，在薄膜上用真空沉积法镀上1 层金属膜制成红外伪装结构层。而发射率的控制则可通过涂层的厚度和颜
料粒子的大小来控制。热红外涂料的另一途径是利用新型半导体材料，其具有发射率随温度变化而呈反向变化的特性，将其加入到涂料中，通过调整发射率的变化从而消除或降低目标和背景之间的差异，这一技术途径虽然实现起来有难度，
但伪装效果良好，很有发展前途。
假如有一种聚合物材料，它能吸收接近全谱的热红外辐射，而只在热红外大气窗口以外的波段如2 ~ 3!m、5 ~ 8!m、大于14!m 将吸收的能量释放出来。则用这
种材料伪装的目标，热红外仪器就无法探测。基于这种设想，我国211 所设计了一种具有转移波谱分布作用的聚邻苯二甲酸乙二酯聚合物。这种聚合物特征吸收在9!m 左右，而它的分子间键的弯曲振动的频率在1500 ~ 1700 cm- 1 左右，处于非大气窗口波段。另外，这种聚合物有共轭的双键苯环、电子云，使得波谱转
移成为可能。经试验，用该聚合物制成的涂料涂在布上与不涂涂料的布相比，前者在热视仪下可使被包裹的人手图像模糊。
3 伪装降温涂料
降温涂料是近年来在民用领域迅速发展起来的一种特种涂料，它主要采用现代红外技术，以提高涂层表面的红外发射率等手段，达到降低建筑物内的温度，
减少空调等的能源消耗的目的。对于一些大型地面军事目标来说，设计出一种既能满足军事伪装要求又能达到一定降温效果的新型涂料无论在理论研究上还是
在实际应用中都具有重要意义。目前国内外在此方面的
研究工作开展的还比较少。某研究所早在几年前就取得红外辐射降温涂料的
实验研究的成功。主要结构如下：选择在8 ~ 13. 5!m 范围外具有良好反射特性
的固态基料，而且具有不易粉化变色、价格便宜的特点，并配比一定量的超精细碳化硅为配料，以强化在8 ~ 13. 5!m 波段内的辐射能力；以改性的硅氧硅树脂
作为涂料的液态基料，在固化成膜后具有良好的透明性，可以起到在8 ~ 13. 5!m 波段内辐射的作用，这样涂料固化后所形成的涂层的发射率在0. 9 以上，具有良好的降温效果，而且对于单调背景的红外伪装也有良好效果。另外为了兼顾可见光方面的伪装要求，需要将固体基料研磨成粒度在某数值范围内，且均匀性要高。这样在反射光线时不但增强了反射能力，而且不会在涂料的局部形成闪光。
涂层温度上升过高另一个主要原因是涂层的热惯量小，从这一角度出发，我们可以采用增加热惯量的方法来控制温度的上升，这样不但达到了降温的目的，也兼顾了目标的红外伪装要求。比较可行的方法是采用微胶囊技术。微胶囊是指一种具有
聚合物壁壳的微型容器，它的直径分布在 5 ~ 200!m 之间，能够在其中封闭固态微料或液态微滴。我们可以制成中间包裹有熔点在30 ~ 50C之间固态物质（如某一分子量范围的烷烃所形成的蜡）的微胶囊，将这种物质混入上述伪装涂料中，并控制其含量。这样所形成的涂层具有良好的控温性。当涂层温度过高时，微胶囊中的固态物质就会吸热而熔解，由于熔解是一个大量吸热的过程，且物态由固态变成液态体积变化不大也不会对胶囊壁造成破坏；当环境温度下降时，则又进行由液态到固态的转化并放出一定的热量。这样涂层就达到了良好的降温效果，
并且对敌方的热红外观察起到有效的屏蔽。有资料报道，将含有该微胶囊的一块布料覆盖在一根加热的棒上，用前视红外雷达未能探测到该棒。伪装降温涂料研制的关键是如何实现伪装与降温能协调一致。实现降温的途径有三个：一是加强对太阳辐射的反射；二是提高涂层的隔热能力；三是增强涂层的热辐射能力。其中提高涂层的表面发射率或热辐射能力有利于涂层的降温，但却不利于其在热红外波段的伪装。因此，伪装降温涂料在延伸至多光谱兼容性研究时要针对不同目
标具体分析，所需要做的工作还很多。
4 防雷达伪装涂料
防雷达伪装涂料是一种能吸收电磁波的涂料，各国学者对其研究比较多，部分产品也很成熟。目前主要是采用掺合型导电涂料［5］，即在胶粘剂中掺入经特殊处理的金属氧化物，如铁氧体等填料，调节涂层的相对介电常数、相对磁导率、涂层厚度及表面形状等，将入射电磁波减弱。目前防雷达涂料正由掺合型向结构型发展，即由导电化合物及聚合物组成，具有组分均匀、
结构多样化、相对密度小等特点，受到各国研究者的重视。防雷达波涂料的种类很多，除了铁氧体外，还有以羰基铁、金属超细粉末、陶瓷、放射性同位素、导电高分子、席夫碱、手性物质、稀土元素等为的吸波材料，品种繁多，各具特点。目前研制的吸波涂料只在某一频段范围内起作用，而且还存在着诸多问题，
因此如何展宽有效频段、实现多频谱隐射效果是吸波涂料未来发展的一个方向。
5 纳米技术在伪装涂料中的应用
现代侦察技术的发展对于新型伪装材料的要求也越来越严格，而普通的材料已难以满足新型伪装体系的要求。纳米材料又称纳米结构材料，是指颗粒尺寸在1 ~ 100Im 之间的粒子凝聚而成的块体、薄膜、多层膜纤维等。由于纳米材料尺
寸小，所以其比表面积很大，而且表面能也很高，存在着大块物体所不具备的新的光学特性。主要有宽频带强吸收和蓝移现象比较明显，因此它在吸波材料方面应用性能特别突出。将纳米材料用于伪装，主要是利用其宽频带的吸波性能制成伪装涂料或涂层，也可以用于伪装网的制造中。
纳米材料还可以制成纳米红外反射材料、纳米红外吸收材料、纳米吸波材料和纳米隐射材料等多种伪装新型材料。其中由纳米微粒制成的红外反射膜的种类
如表4。随着侦察技术的飞速发展，对于伪装材料的要求也越来越高，纳米材料
是目前科学研究的前沿，被认为是材料功能发生飞跃的关键，由纳米技术制成的伪装材料对各个波段的伪装效能都有很大的促进作用，对于研制多光谱兼容的伪装涂层有着重要意义，特别是在吸波材料方面，它不仅磁损耗大，而且兼有吸光、透波、偏振等多种功能，兼容吸波和红外辐射多种功能，是涂敷型吸波材料的主要发展趋势。除此之外，它利用纳米级的硼化物、碳化物，包括纳米纤维及纳米
碳管在隐身方面也大有所为。
4伪装涂料的发展趋势
伪装材料的开发和运用是伪装技术发展的关键，是伪装兵器和人员实现隐身的基石。
目前，正在研制、开发和使用的新型隐身材料有：宽频带吸收剂，高分子隐身材料，纳米隐身材料，手征材料，结构科波材料和智能隐身材料等。以往主要是通
过兵器外形、结构及其设备的巧妙设计和采用科波、透波材料等一系列无源（被动）措施来完成目标隐身的。
目前，雷达、红外隐身技术已发展到较高水平，但是在实际作战中，具有优越隐
身能力的兵器如F-117战斗轰炸机、B-2战略轰炸机也只敢夜间出动，视频（可见光）隐身问题突显。实现武器和作战平台在白天下自由行动是各国军界梦寐以
求的目标。实现视频隐身的主要技术途径有：特殊的涂料，奇异的蒙皮，变色的
材料，特殊的照明以及烟雾屏蔽等。
红外伪装涂料：红外伪装涂料是指用于减弱武器系统红外特征的信号已达到
伪装技术要求的特殊功能涂料，其主要针对红外热像仪的侦察，旨在降低飞机在红外波段的亮度，掩饰或变形装备在红外热像仪中的形状，降低其被发现和识别的概率。
可见光隐身涂料可见光隐身涂料又称视频隐身技术，弥补了雷达隐身和红外隐身的不足，它是针对人的目视、照相、摄像等观测手段而采取的隐身技术，其
目的是降低飞机本身的目标特征，较少目标与背景之间的亮度、色度和运动的对比特征，达到对目标视觉信号的控制，以降低可见光探测系统发现目标的概率。
纳米隐身涂料成为研究重点多波段、多功能兼容隐身涂料的研制具有广阔的
应用前景，必须采用新型的吸波材料并改进传统的吸波材料，如铁氧体、羰基铁等。目前国内外进行了卓有成效的新材料的探索，纳米吸波材料有望成为研究热点。
手征吸波涂料是近几年来隐身涂料领域研究的热点。它与一般吸波涂料相
比，具有吸波频率高、吸收频带宽的优点，并可以通过调节旋波参量来改善吸波特性，在提高吸波性能，扩展吸波带方面具有很大潜能。
伪装涂料要求具有较宽温度的化学稳定性，较好的频带特性，面密度小，重量轻，黏结强度高，耐一定的温度和不同环境变化的要求。因此，多功能伪装涂
料是伪装涂料技术发展的必然趋势。
从国内外伪装技术发展的现状看，“薄、宽、轻、强”是伪装技术的发展方向。因此，研制和发展宽频带兼容性好、成本低廉、多功能的伪装涂料是必然趋
势
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
1前言 在当代化学工业中,涂料工业的地位日益重要。紫外光固化涂料是20世纪60年代开发的一种环保节能涂料。它具有固化速度快、环境友好、节约能源、可涂装各种基材和费用低等优点,因而在工业和高技术领域得到了广泛的应用[1,2]。 聚氨酯丙烯酸酯(PUA)分子由于有氨酯键,能在分子链间形成多种氢键,使固化膜具有优异的耐磨性和柔韧性,断裂伸长率高,同时具有良好的耐化学药品性和耐高、低温性能,较好的耐冲击性,对塑料等基材有较好的附着力,因而,PUA具有较佳的综合性能[3]。 用于薄膜基材涂料的性能决定涂料在基材上的涂装和应用,基材种类对涂料的应用有较大影响[4],本文主要对用于PVC基材UV固化涂料的组成与固化成膜后的硬度、附着力、耐温及耐水性能进行了研究,研制出了适用于PVC表面涂装且性能优异的清漆配方。 2实验 2.1原材料与仪器设备 实验所用的三种预聚物聚氨酯丙烯酸脂PUA1,PUA2,PUA3均由本实验室合成,性能如表1所示。丙烯酸羟乙酯(HEA)、三缩丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)由江苏三木公司提供,引发剂22羟基222甲基212苯基丙酮(1173)、1-羟基环己烷基苯甲酮(184)、二苯甲酮(BP)、22羟基222甲基212对羟乙基苯基丙酮(2959)、2,4,62三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦(TPO)、异丙基硫杂蒽酮(ITX)、22甲基12(42甲巯基苯基)222吗啉212丙酮(907)、22苄基222二甲氨基21(42吗啉苯基)212丁酮(910)、双(2,4,62三甲基苯甲酰基)苯基氧化膦(808),42二甲氨基苯甲酸乙酯(EDAB)由常州华钛公司提供。 12KV高压汞灯,线功率160W/cm,蓝天特灯有限公司(河北涿州)。 线棒涂布器、PPH21型铅笔硬度计、QTX漆膜柔韧性测定器,上海现代环境工程技术有限公司。 将聚氨酯丙烯酸酯、稀释单体、光引发剂按照一定比例混合,搅拌均匀。选用50×50cm 的PVC板材,先用甲苯清洗PVC表面,然后用12μm线棒涂布器涂在PVC板上,用高压汞灯照射一定时间,使其固化成膜。 2.3测试 2.3.1固化速度 表干时间(s):使用指触法。 2.3.2涂层附着力 参照GB9256-88方法,通过划格实验的方法判定涂膜的附着力。 2.3.3涂层硬度 参照GB6739-86方法,使用涂膜铅笔划痕硬度计测试涂层的铅笔硬度。 2.3.4涂层柔韧性能 参照GBPT1731-93,使用漆膜弹性实验器,用双手将试板漆膜朝上,紧压于规定直径的轴棒上,绕轴棒弯曲试板。然后以4倍放大镜观察漆膜,检查漆膜是否产生网纹、裂纹及剥落等破坏现象。以不产生上述破坏现象处的轴棒尺寸为试样柔韧性数据。 2.3.5耐温性 在80℃烘箱烘烤72h,观察涂膜是否有裂纹或脱落现象。 2.3.6耐水性
光固化树脂及涂料的应用 一、光固化涂料概述 1.光固化涂料发展简史 紫外光固化涂料以高能量的紫外光为涂料固化的能源，通过光引发剂吸收紫外光，产生活性自由基，进而导致可光固化的树脂发生一系列聚合反应，而使涂膜固化。能量利用率高，涂料100%反应成膜，无溶剂挥发污染。可广泛应用于金属、木材、塑料、纸张、装饰板、皮革和织物的涂饰涂装。 光固化涂料首先是在木器上使用，1968年紫外光固化涂料首先由德国拜耳公司开发成功并推向市场，很快在市场快速发展和普及开来。并引起各国的高度重视。但在我国的发展经历了曲折的过程。早在70年代，一些科研院所和涂料厂商根据有限的资料，对紫外光固化涂料进行了研制。80年代初，一些涂料厂商适应板式家私的需要，纷纷推出紫外光固化涂料及相应的设备。但在当时，光固化涂料存在如下缺点:(1)光固化速度慢，需几分钟甚至十几分钟才能固化(2)流水线长，需要十几米甚至更长(3)储存时间短，即使在暗处，光固化涂料不超过3天全部胶化，只能双组分现配现用(4)紫外光灯管寿命短，，几十小时后就报废。没几年，许多紫外光固化涂料流水线停用，并陆续拆除，涂料厂商也停止生产光固化涂料。进入90年代后，人民生活水平提高，室内装饰业兴起，人们崇尚自然追求反扑归真成为一种时尚，无论酒店或是家庭陆续铺起实木地板。一开始生产的木地板都是未经涂料装饰的素地板便已上市，地板谱装后再在室内涂漆。但90年代中期以后，开始出现油漆地板，人们已不再满足铺装地板后再去买了涂料请人油漆等待干燥。于是许多地板生产厂家便纷纷涂上油漆后出售。但是地板块小数量多，油漆干燥占地大，于是寻求快速干燥地板油漆便是急需解决的问题。紫外光固化涂料在现代木器实用的涂料品种中是干速最快的漆种，因此在地板上应用便有了广阔的市场。90
UV涂料的光固化涂膜工艺 UV固化是通过一种单体/低聚物的混合物的快速聚合而获得一种可交联的涂膜的一种技术。UV体系的这种快速聚合是用光引发剂和高性能的灯来实现的。UV固化技术所采用的树脂体系(表1)涉及到一种基本低聚物，实质上它是一种低分子量(约2500)的预聚物,常用的有氨基甲酸酯丙烯酸酯,环氧丙烯酸酯,聚酯丙烯酸酯或聚醚丙烯酸酯，虽然像乙烯基醚那些不含丙烯酸酯的低聚物之类，也正被逐渐采用。低聚物的粘度较高，为便于施工和提高交联固化速度,需要加入单体作为活性稀释剂来调整树脂的流变性。活性稀释剂的结构对最终涂膜的性能如流动性、滑爽性、润湿性、溶胀性、收缩性、附着力以及涂膜内部的迁移性是有重要影响的。活性稀释剂可以是单官能度的，也可以是多官能度的，后者较好，因为它可以使固化时的交联度提高。对活性稀释剂的性能要求有稀释能力、溶解性、气味、降低介质粘度的能力、挥发性、官能度、表面张力，聚合时的收缩性，均聚物的玻璃化温度，对整个固化速度的影响力和毒性。所采用的单体应该对皮肤刺激性经Draize测定其值不超过3级的单体。用作活性稀释剂的典型单体是三丙二醇二丙烯醚酯(TPGDA) 表1-UV固化涂料的典型配方组分(%) 组分用量 低聚物40-50 单体40-50 光引发剂/光敏剂1-10 表面活性剂,助剂0.5-1.0 颜料用量控制在以得到满意的遮盖为准在UV固化的化学机理方面快速聚合反应用实际上是在合适的光引发剂或光敏剂以及高性能的灯光条件下产生游离基反应而实现的。能产生游离基的和产生阳离子中间体的光引发剂都是可以使用的。但在现今工业上经常采用前一种(即能够产生游离基的光引发剂)。游离基的光生作用可以由两种方法获得。第一种方法是通过光激分子的裂解而产生一游离基对，这是一种分子内部的过程。产生游离基的第二种方法是发生在激发的光敏剂和氢给予分子之间的夺氢反应。 中国新型涂料网
净味光固化涂料的制备研究 紫外光固化涂料具有环保、能耗低、经济效益低、产品性能好等优点,在对环保要求日益严格的当下具有非常大的技术优势和发展潜力。与传统溶剂型涂料相比,光固化涂料因使用的UV低聚物和活性稀释剂含有不饱和双键,因此可以参与固化反应,从而能够大大较少溶剂的挥发,降低体系的VOC(挥发性有机化合物)和气味。 但光固化涂料并没有实现完全零VOC,其产品的VOC来源的一部分可能是由于体系没有实现完全光固化,导致涂料的原料有所残余,另一部分可能是来源于光引发剂的经光照产生的小分子裂解产物。本课题通过制备大分子改性羟基酮光引发剂,光固化体系单因素分析实验和正交实验确立了制备净味光固化涂料的最佳配方。 本文首先通过异氰酸酯预聚物改性小分子α-羟基酮光引发剂(1173、184、2959),制备出了高活性大分子量的改性光引发剂,实验发现,改性光引发剂184 是三种改性光引发剂中光引发效率最高。光引发剂的最佳用量为3%,光引发效率最高,最终的双键转化率达90%以上。 本文通过实时红外和实时紫外的方法研究了外界条件(固化时间、光强、光引发剂浓度)对体系固化动力学的影响。实验发现,固化反应的转化率随照射时间增长先快速增长后逐渐趋于平缓,固化的聚合速率随照射时间先增加而下降。 在一定的光强范围内,紫外光强与体系的固化程度有一定的对应关系,较高照射强度下,体系可能获得更高的双键转化率和固化效率,但是过高的强度往往适得其反,体系的转化率下降。利用Excel的规划求解,对改性光引发剂的光分解动力学进行模拟研究,计算出了动力学方程为:-d[I]/dt=kd[I]n,其中反应级数
为1.59,分解速率常数为2.48,说明改性光引发剂1173的分解动力学符合1.59级动力学。 本文分别对UV涂料体系中原料种类、复配、用量等因素对涂料体系的VOC、气味及漆膜的综合性能影响进行研究。在正交实验设计和漆膜性能的极差分析基础上,明确了净味光固化涂料的最优配方:聚酯丙烯酸树脂:聚氨酯丙烯酸树脂比例为=4:1,TPGDA22%,EO-TMPTA7%,改性光引发剂2%,该配方获得的涂料漆膜性能均较佳,涂料VOC为4.01%,漆膜VOC为0.43%,硬度2H,附着力1级,耐冲击45cm,柔韧性6mm,固化膜外观平整均匀,光泽度98,耐化学溶剂性优异。 论文通过制备大分子光引发剂和配方优化,解决了紫外光固化涂料中因残留UV低聚物、残留活性稀释剂或光引发剂裂解产物导致的光固化体系的VOC和气味问题,制备出的净味光紫外光固化涂料,具有储存稳定性好、好施工和漆膜性能优异等特点,具有广泛的应用前景。
作者简介:周晓燕,女,硕士研究生,从事紫外光(UV)耐磨涂料的研究与开发。 紫外光固化涂料的组成及研究 周晓燕1 马家举2 江 棂2 (1.化学工业第二设计院宁波工程有限公司,315040; 2.安徽理工大学化学工程系,232001) 摘 要 介绍了U V 光固化涂料用齐聚物、单体、光引发剂以及助剂的开发。描述了U V 阳离子固化、混杂固化用齐聚物、单体和光引发剂的作用,以及U V 光固化涂料用助剂和改性树脂的应用。展望了U V 光固化涂料的国内外市场发展前景。 关键词 光固化涂料,齐聚物,单体,光引发剂,助剂 Research and composition of UV curable coatings Zhou Xiaoyan 1 M a Jiaj 2 Jiang Ling 2 (1.Ningbo Engineering Co.,Ltd.,Second Design Institute of Chemical Industry,315040) (2.Anhui University of Science and Technology,232001) Abstract T he dev elopment of the oligo mers,mo nomers,photoinitiators and additives used in U V curable coatings is introduced.T he oligo mers,monomers and pho to initiato rs used in UV cationic cur ed,hybrid cured and applicatio n of additives and resin modified U V curable coating are described.T he fature development tendency for mar ket at home and abroad are pre view ed. Key words U V curable coating s,oligomer,monomer ,photoinitiator,addit ives 齐聚物、单体和光引发剂是光固配方的基本组成。U V 辐射固化的主要反应过程是由辐射引起光引发剂分解,生成的活性自由基引发单体/齐聚物聚合交联。因此,光引发剂的引发效率对配方的成本及光固化速率的影响致关重要。齐聚物组成了固化膜交联网状结构的骨架,它是产品理化性能的主要决定因素。多官能团单体一方面对组分起到稀释作用,提高可加工性能,另一方面对光固化体系的聚合速率影响很大。 1 齐聚物 当前在U V 固化领域,主要是开发低粘度、高速固化、具有特殊功能性的齐聚物。开发低粘度齐聚物可减少配方中对皮肤有刺激作用的稀释单体用量;而特殊功能性齐聚物的开发主要是改善其物理、化学性能。除了传统的丙烯酸酯类齐聚物、环氧和乙烯基醚类化合物外,近年还开发了一些新型或功 能性齐聚物。 1 1 环氧有机硅光敏齐聚物 由于聚硅氧烷具有良好的疏水性,低表面能及优良的抗紫外线能力,研究环氧聚硅氧烷光敏树脂的阳离子光固化,可望获得在无惰性气体保护条件下具有固化速度快、表面性能好、物理机械性能优良的上光、封装、涂层等材料,在电子、光纤通讯等高科技领域获得应用。黄毓礼等[1,2]合成了具有高感光性含硅丙烯酸酯化合物ANS 和环氧有机硅光敏齐聚物,如图1所示。 图1 环氧有机硅光敏齐聚物 图2 硅氧烷环氧树脂 第31卷第7期化工新型材料Vol 31No 72003年7月 N EW CHEM ICAL M AT ERIAL S July 2003
光固化涂料 产品简介： 光固化涂料（UVCC）又称紫外光（UV）固化涂料，是辐射固化涂料的一种，主要指在光照射下可以迅速交联固化成膜的一类新型涂料，因其高效涂装和环境友好等特征，已在涂料行业得到广泛应用。与溶剂型涂料相比，光固化涂料具有固化速度快、物挥发性溶剂、节约能源、费用低、可自动化生产等特点。自从20世纪60年代德国Bayer公司开发了第一代紫外光固化涂料以来，光固化涂料技术上不断成熟，原材料、品种、性能不断发展。早期的光固化涂料主要应用于木器涂装，而现在所适用的基材已扩展至纸张、塑料、金属、石材、水泥、织物、皮革等；涂料的外观也由最初的高光型，发展出亚光型、磨砂型、金属闪光型、珠光型、烫金型、纹理型等；适宜涂装方式包括淋涂、辊涂、喷涂、浸涂、丝印、胶印、柔印、凹印等。 原理： UV涂料即紫外光固化涂料，紫外光固化涂料经紫外光照射后,首先光引发剂吸收紫外光辐射能量而被激活,其分子外层电子发生跳跃,在极短的时间内生成活性中心,然后活性中心 与树脂中的不饱和基团作用,引发光固化树脂和活性稀释剂分子中的双键断开,发生连续聚 合反应,从而相互交联成膜。化学动力学研究表明,紫外光促使UV涂料固化的机理属于自由基连锁聚合。首先是光引发阶段;其次是链增长反应阶段,这一阶段随着链增长的进行,体系会出现交联,固化成膜;最后链自由基会通过偶合或歧化而完成链终止。 特性： (一) 光固化涂料的优点 1) 节约能源，不需要烘烤，固化成膜所消耗的紫外光或电子束仅在瞬 间，所以生产过程中只消耗极少的电力。 2) 无溶剂或溶剂用量很低。 3) 固化速率快，一般是零点几秒到十秒，大大缩短操作工时；适于高 速生产线，生产速率快。 4) 漆膜性能好，丰满度及光泽尤其突出，具有良好的抗摩擦、抗溶剂、 抗污染性能。
2013-2014学年第一学期 功能高分子材料文献 综述论文 学院：生物与化学工程学院 专业：10级应用化学 组员：李春林（105011440007） 周玉龙（105011440008）
紫外光固化涂料的发展及应用 摘要：本文首先介绍了紫外光固化涂料的特点、固化机理，然后对紫外光固化涂料的发展现状与应用领域进行了详述，指出，未来紫外光固化涂料的研究和发展趋势。最后进行了紫外光固化涂料与传统涂料相比的优点分析。 关键词：紫外光固化涂料；应用；发展趋势；优势 1 前言 紫外光固化涂料（UVCC）是一种节能和环境友好型涂料，是上世纪60 年代末由德国拜耳公司开发的一种环保型节能涂料。该涂料在受到紫外光照射后发生光化学反应，使涂层快速聚合、交联而固化。紫外光固化涂料具有固化速度快、能耗少、环保等优点，广泛应用于各种生产领域。我国进入90年代后，随着邮电通讯、计算机、印刷和电子等行业的不断发展以及人民生活水平的不断提高，对UVCC产生了很大需求，引进了国外先进的紫外光固化设备、技术和材料，大大推动了国内UVCC的发展，现在已经初具规模。由于传统涂料的危害巨大，UVCC 在以后的推广与应用具有广阔的前景。 2、紫外光固化涂料（UVCC） 光固化涂料由光活性齐聚体(低聚物)、活性稀释剂(单体) 、光引发剂和各类添加剂(颜、填料、消泡剂等)组成。其中低聚物是UV 固化涂料的基料树脂，作为骨架在整个体系中占有相当大的比例，对整个体系的性能，如硬度、柔韧性、附着力、光学性能、耐久性及耐老化性能等起着决定性作用。 2.1 光活性齐聚体 光活性齐聚体都为含有C = C 不饱和双键的较低分子量树脂，主要有以下几种：（l）不饱和聚酯；（2）环氧丙烯酸酯；（3）聚氨酯丙烯酸酯；（4）聚酯丙烯酸酯；（5）多烯/硫醇体系；（6）聚醚丙烯酸酯；（7）水性丙烯酸酯；（8）阳离子树脂。目前应用最广泛的是前四种齐聚体。 2.2 活性稀释剂 光活性单体是一种功能型单体，其作用是调节UVCC的合适粘度，对粘度较大的齐聚体进行稀释，因此又叫稀释剂，它控制涂料固化交联密度，改善涂膜的物理、机械性能，参与固化成膜。光活性单体在结构上含有不饱和双键，如（甲基）丙稀酰基、乙烯基、烯丙基等。一般分为单官能度、双官能度和多官能度稀释剂，官能度愈大，固化速度愈快。 2.3 光引发剂 光引发剂是一类容易吸收紫外光能量产生活性自由基或活性离子基，进而引发涂料中不饱和基团聚合的物质。它主要分为两类：自由基型和阳离子型。阳离子型光引发剂价格较为昂贵，一般利用叔胺类光敏剂构成引发剂/光敏剂复合引发体系。目前使用较广的是自由基型光引发剂，常用的自由基型光引发剂有羰基化合物，如安息香、偶氮化合物，如偶氮二异丁腈等。 2.4 各类添加剂 加入UVCC的一些添加剂，主要用以改善涂料性能，增加紫外光敏感性，降
光固化涂料 田科基 （北京化工大学材料学院2011012035） 摘要：光固化涂料是1种新型的绿色环保节能型涂料．近几年发展很快。本文介绍了光固化涂料的基础理论、各个组成部分、国内外的近期发展、研究现状及其应用。 关键词：光固化涂料；UV；光引发剂 The Photo Curing Coating Tian keji （BUCT College of materials 2011012035）The photocuring coating is a kind of functional curing coating which is called as an environmental-friendly green product . It is developing fast in current years. The basic theory , compositions of the photocuring coating , its application and the latest development were reported. Keywords : photocuring coating ; UV ;photoinitiator 引言 光固化涂料是1种受光线照射后，能在较短的时间内迅速发生物理和化学变化的高分子物质，与传统的自然干燥或热固化涂料相比，能量利用率高、适用热敏基材、无污染、成膜速度快、涂膜质量高[1]和适合连续化大生产的涂料品种，符合当前世界各国日益重视环保的要求，被誉为环境友好型涂料。其固化光源一般为紫外光(UV)、电子束(EB)和可见光[2]…，由于电子束固化设备较为复杂且成本高，而可见光固化的材料又难以保存，因此，目前最常用的固化光源依然是紫外光[3]。 自从20世纪60年代德闰Bayer公司开发了第一代紫外光同化涂料以来，光固化涂料技术上不断成熟，原材料、品种、性能不断发展。早期的光固化涂料主要应用于木器涂装，而现在所适用的基材已扩展至纸张、塑料、金属、石材、水泥、织物、皮革等；涂料的外外观也由最初的高光型，发展出亚光型、磨砂型、金属闪光犁、珠光型、烫金型、纹理型等；适宜涂装方式包括淋涂、辊涂、喷涂、浸涂、丝印、胶印、柔印、凹印等。 1、光固化涂料的固化原理[4] 光固化涂料的固化过程为聚合交联过程,光固化光源照射光固化涂料后,将激发、分解涂料体系中的光引发剂而生成游离基(其中含有活性自由基和活性阳离子)： AB―AB*(光引发剂吸收光能最后成为激发态)
各类光固化单体性能及用途 1.丙烯酸羟乙酯 Hydroxyethyl acrylate 产品别名丙烯酸-2-羟基乙酯(HEA) 分子式 CH2CHCOOCH2CH2OH 物化性质无色液体。溶于一般有机溶剂，与水混溶。相对密度 1.1098(20/4?)。熔点-70?。沸点74,75?(667Pa)。闪点(开杯)104?。折射率 nD(25?)1.446。粘度5.34mPa?s(25?)。 纯度 %? 98(50 97.50 色度(APHA) ? 30 50 游离酸(以丙烯酸计)%? 0(50 1.00 水份 %?0.30 0.50 阻聚剂(MEHQ)ppm 400?40 400?40 产品用途 :木器清漆、印刷油墨和胶粘剂 毒性防护:有一定毒性。大鼠经口LD50为 1.0g/kg。吸入后有明显的刺激作用。皮肤刺激程度较轻，但对眼部伤害较严重。操作人员应戴防护眼镜。 包装储运:镀锌铁桶包装。贮存于阴凉通风处。库房应专用，不与其他物品混贮。注意防火。贮存及运输前应加阻聚剂。 2.丙烯酸羟丙酯 产品英文名Hydroxypropyl acrylate 产品别名丙烯酸-2-羟基丙酯 HPA 分子式 C6H10O3 CAS号 25584-83-2
物化性质:本品为色度30以下的透明液体。相对密度1.0536(20/4?)。沸点77?(666.61Pa)，折射率nD(25?)1.4443。闪点(开杯)100?。凝固点-60?以下。聚合物玻璃化温度-70?。溶解于水和一般有机溶剂。可与水以任何比例混溶。 质量标准 纯度% ? 98.50 97.50 色度(APHA) ? 30 50 游离酸(以丙烯酸计)%? 1.00 1.00 水份% ? 0.30 0.50 阻聚剂(MEHQ)ppm 200?20 200?20 产品用途:可用于生产热固性涂料、胶粘剂、纤维处理剂和合成树脂共聚物的改性剂。也可用作丙烯酸类树脂所用的主要交联性官能团单体之一。 毒性防护: 本品有毒。皮肤或眼睛接触时，会引起突症。生产操作必须备有防毒面具。工作环境容许浓度3mg/m3 3.丙烯酸月桂酯 Didecyle alcohol acrylate 丙烯酸十二酯 产品特性:低挥发、低粘度、柔韧性佳、低Tg 分子量:240 粘度cps25?:4-10 固含量,:?98 酸值mgkoH/g:?1 色度APHA:?50 外观:无色或浅黄色液体d 应用领域:涂料、粘合剂、纺织整理剂
光固化涂料在汽车上的应用 zhangsan （北京化工大学材料科学与工程学院，北京） 摘要：介绍了光固化涂料的机理、组分及各组分的发展现状。描述了光固化在汽车上的应用。分析了中国当前汽车涂料的局面并展望了汽车涂料的发展前景。 关键字：光固化涂料；汽车涂料；应用；发展现状及方向 The Application of UV Curing on the Automobile ZHANG San (Beijing University of Chemical and Technology, Beijing) Abstract：Introduced UV curing in chemical reaction mechanism , composition and development situation. Combined with its application in automobile. Made a simple analysis about the present situation and feature direction of the auto UV curing coatings. Key words: UV curable coatings; automobile coating; application; present situation and development direction 1 前言 随着中国经济的飞速发展，汽车开始走进千家万户，而汽车所使用的涂料也就成为了许多人关心的事情。汽车涂料代表着涂料工业发展的最高水平和发展方向。就中国目前的状况来说，大多数的汽车所使用的固化方式还是烘烤型的为主。这样的固化方式不仅导致了整个涂装过程需要的时间比较的长，而且使得在加工的过程中对环境的控制非常的严格。而光固化涂料由于其具有固化速度快、无溶剂性挥发、节约能、费用低、可自动化生产的优点，在汽车上有很广阔的应用，尤其是在车身的涂装方面还有很大的发展空间。 2 光固化涂料 ２.１光固化涂料的机理及发展 光固化涂料属于辐射固化涂料。它在外界光能的辐射下，涂料层吸收了光能，引起化学反应，从而达到快速的固化。光固化的过程为聚合交联过程，光固化光源照射光固化涂料以后，将激发、分解涂料体系中的光引发剂而生成游离基。而活性游离基撞击光固化涂料的双键并与之反应形成增长链，继续链增长使得活性稀释剂和齐聚物中的双键断开，相互交联成膜。通常所用的固化光源有紫外光（UV）、电子束（EB)和可见光。相对于紫外光固化，电子束固化设备较为复杂，成本高，而可见光固化的涂料又难以保存，所以在光固化的光源中，紫外光是用的最多的。而且紫外灯光管的功率高，寿命可以延长至1000h。 光固化涂料的发展历史较早，早在1946年美国的Inmont公司就获得了第一个紫外光固化油墨专利。并且经过二十年的时间，在1968年的时候，光固化涂料首先由德国的拜耳公司开发成功并且推向市场。并由此获得了极大的推广。但是国内的光固化涂料的进展却不是很乐观，20世纪70年代才有大公司和研究所对其研究，80年代应用于家居地板的装饰。90