符合 “5E”原则,符合21世纪环保 绿色涂料新标准。 UVCC的主要组分 • 光引发剂(3~5%) • 预聚物(40~60%) • 活性稀释剂(40~60%) • 助剂(0.2~1%) UVCC的应用 1. UV木器涂料 UV腻子漆、UV底漆、UV面漆。 2. UV纸张涂料 书刊封面、明信片、广告宣传纸、商品 C H C O C C R CH C O C C H CH2 O OH OH O 其中双酚A环氧丙烯酸酯是应用较多的品种, 常用的催化剂一般为叔胺、季胺盐类。 3. 聚氨酯丙烯酸酯 产品的合成是利用了异氰酸酯中的异氰酸根 (-NCO)与长链二醇和丙烯酸羟基酯中的羟基(-OH) 反应,形成-NHCOO-(氨基甲酸酯)而制得。 4. 聚酯丙烯酸酯 现有稀释剂种类: 1.单官能度 苯乙烯、乙酸乙烯酯、N-乙烯基吡咯烷酮、 单 官能度丙烯酸酯等。 2.二官能团 代表产品:TPGDA(三缩丙二醇二丙烯酸酯)、 HDDA(己二醇二丙烯酸酯)、NPGDA(戊二醇二丙烯 酸酯)等。 3.三官能团 代表产品:TMPTA(三羟甲基丙烷三丙烯酸酯)、 PETA(季戊四醇三丙烯酸酯) UV粉末涂料比UV液体涂料更具技术、 经济、环保优势,真正的 “5E”涂料。 纳米技术改性UV涂料 纳米技术在涂料中应用可获得特殊的功能涂料。 (1) 抗菌涂料 (2) 抗紫外线涂料 (3) 抗辐射涂料 (4) 抗静电涂料 (5) 红外线吸收涂料 (6) 隐身涂料等 纳米SiO2改性紫外光固化涂料 目的:提高涂料的硬度、耐磨性、抗紫外 线的性能等。 + O n H2C CH C O (CH2)3CH3 (NH4)2S2O8 H3C(H2C)3 O C H2C O H2 H2 C C n CH3 Cn (n=2~3) COO(CH2)3Si(CH3)2O SiO2 改性方法的优缺点: 1. 改善了纳米粒子与UV涂料体系的相溶性 2.改善了共聚接枝改性的纳米SiO2在涂料中 的稳定性 3. 在涂料中的粒径较大 4. 涂膜光泽较差 (500g/500r) (3) 纳米粒子的稳定性达到90d以上 (4) 附着力100%(划格法) 特点: 1. 纳米粒子无需表面改性即可实现 在涂料体系中均匀分散 2. 改性后的UV涂膜质量高于填充法 3. 反应条件简单,成本较低 谢 谢! 1. 消泡剂 具有铺展、渗透性,降低气泡膜的表面张力 2. 流平剂 添加表面共聚接枝改性的纳米SiO2,UV 涂料的性能: (1) UV涂料的硬度由2~3H提升到5~6H (2) 耐磨性由9.6mg提升到2.3mg (500g/500r) (3) 纳米粒子的稳定性达到60d以上 (4) 附着力100%(划格法) 溶胶-凝胶原位杂化改性 改型后UV涂料的性质: (1) UV涂料的硬பைடு நூலகம்由2~3H提升到6H (2) 耐磨性由9.6mg提升到1.7mg 优点:(1) 以水为稀释剂、不燃烧、设备易 清洗 (2) 无毒性、刺激性、无VOC排放 (3) 可得到极薄的涂层,降低成本 缺点:(1) 光泽度低、耐洗涤性差 (2) 固化前需预干燥等 2. UV粉末涂料 优点:(1) 无需稀释剂 (2) 涂膜收缩率低,与基材附着力高 (3) 可形成优良的厚涂层(125μm) (4) 喷涂溅落的粉体可回收利用 应用于信息、计算机、激光技术等领域。 H3C CH3 O 樟脑醌 H3C OH F PF Ti 其中 PF= N PF F 钛茂 2.水性引发剂 在原有引发剂分子上引入氨基、磺酸基等水溶 性基团,主要应用于水性光固化涂料。 3. 大分子引发剂 在原有引发剂分子上引入含不饱和双键的活性 聚合单体或在大分子化合物上引入光引发剂两条路 径,优点是没有分子碎片放出。 外包装纸盒、纸币表面等。 3. UV塑料涂料 汽车部件、光盘、信用卡等塑料基材。 4. UV金属涂料 适用于钢材防锈、金属标牌装饰、彩 涂钢板、易拉罐加工、铝合金门窗保护等。 5. UV光纤涂料 6. 皮革用UV涂料 7. UV光盘保护涂料 8. 汽车工业用UV涂料 UVCC的发展方向 1. UV水溶性涂料 国内 我国于70年代开始研发UVCC; 80年代,发展缓慢; 90年代,得到快速的发展; 目前UVCC的产量年增长率为40~60%, 是全球发展最快的地区。 UVCC的特点 • Efficiency(高效) • Energy Saving(节能) • Enabling(适应性广) • Economy(经济) • Environmental Friendly(环境友好) 改性方法: (1) 填充法 (2) 原位杂化法 直接填充纳米SiO2存在问题: (1) 有机相-无机相之间相溶性差 (2) 难分散,易团聚 (3) 稳定性差 解决方法:对纳米SiO2进行表面有机化改性 纳米SiO2表面改性得依据: HO HO O H O HO OH OH OH OH OH 图1 纳米SiO2的表面状态 • 预聚物 1.不饱和聚酯 主要由二元酸及其酸酐与二元醇缩聚制得。 O HC C O+ HC C O O C O + HOROH C O O O O HO R O C C CH C O R O C H O C O R OH 2. 环氧丙烯酸酯 H H2C C R O H 催化剂 C CH2 + 2 H2C C H COOH O H2 H H2 H2C 表面改性的方法: (1) 醇酸酯化法 (2) 表面活性剂改性法 (3) 偶联剂改性法 (4) 共聚接枝改性 偶联剂(KH-570)改性法: CH3 H2C C COO(CH2)3Si(CH3)3 + p-TsOH OH CH3 H2C C COO(CH2)3Si(CH3)2O 共聚接枝改性法: CH3 n H2C C COO(CH2)3Si(CH3)2O • 活性稀释剂的发展方向: (1)烷氧基化 乙氧基化(-CH2-CH2-O-)、 丙氧基化(-CH2-CH2-CH2-O-) (2)烯基醚化 乙烯基醚化(CH2=CH-O-)、 丙烯基醚化(CH2=CH-CH2-O-) 特点:粘度低、稀释能力强、活性高、 毒性低 光引发剂的引发UVCC固化机理: 1. 裂解型自由基光引发剂(PI1) 由多元醇与丙烯酸酯制得。 5. 聚醚丙烯酸酯 主要是聚乙二醇、聚丙二醇的丙烯酸酯。 今后发展的方向: 6. 有机硅预聚物 7. 有机氟预聚物 8. 低粘度预聚物 9. 水溶性预聚物 • 活性稀释剂 活性稀释剂的作用,调节UVCC的粘度, 同时参与成膜。 选择原则: (1) 粘度低、稀释能力强、易溶于UVCC (2) 挥发性、气味、毒性均要小 (3) 活性大、官能度适中、聚合收缩率小 O OR C CH OR R=H,CH3,C2H5,CH(CH3)2,CH3CH(CH3)2,C4H9 2. 提氢型自由基光引发剂(PI2) 机理: O O * C C hv RH 为叔胺类化合物 RH OH C·
+R (1) 二苯甲酮及其衍生物 O C (2) 硫杂蒽酮及其衍生物 O S 阳离子光引发剂的机理: 吸收紫外光后,发生光解产生超强质子 酸,从而引发阳离子预聚物和活性稀释剂阳 离子聚合。 机理: O C6H5C hv CR3 (1) 苯偶姻及其衍生物 O C6H5C + CR3 OH CC OR R=H,CH3,C2H5,CH(CH3)2,CH3CH(CH3)2,C4H9 (2) 苯偶酰及其衍生物 O OR CC OR R=H,CH3,C2H5,CH(CH3)2,CH3CH(CH3)2,C4H9 (3) 苯乙酮及其衍生物 提高涂料的流动性,克服涂膜的缩空、针孔、 橘皮、流挂等弊病 3. 润湿、分散剂 用来提高颜料在涂料中的悬浮稳定性 • 光引发剂 目前常用的: 1. 自由基型 2. 阳离子型 今后的发展方向: 1. 可见光型 2. 水溶性型 3. 高分子型 • 预聚物 特点: 1. 主要的成膜物质 2. 分子量大,粘度高 3. 对涂膜性质起决定作用 紫外光固化涂料 及其纳米改性 1. 紫外光固化涂料(Ultraviolet Curing Coatings)的介绍 2. 纳米技术改性紫外光固化涂料 紫外光固化涂料(UVCC)的国内外现状 国外 1968年Bayer研发了第一代UVCC木器涂 料,全球年增长率保持10~15%。 欧、美、日三地UVCC产量占全球UVCC 市场95%的份额。 全球涂料市场,UVCC占其它涂料产品份 额为15%,预计到2015年达到30%。 (1) 芳基重氮盐: N2+ PF6- (2) 二芳基碘鎓盐 (3) 三芳基硫鎓盐 I+ PF4- S+ PF6- (4)芳基茂铁盐 + Fe PF6- CH(CH3)2 其中产生强质子酸的阴离子有: SbF6- , AsF6- , PF6- , BF4- 1.可见光引发剂 UVCC光引发剂一般对波长在300~400nm的紫 外光敏感,可见光引发剂对500nm以上的可见光敏感。