1 前言
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线, 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，其固化速度快, 能量利用率高, 并能节省能源, 涂料100 % 反应成膜, 无溶剂挥发, 污染少, 是新一代绿色化工产品,U V 涂料以其优异的表面性能如高强度 高硬度 高耐磨性 高光泽和高耐溶剂性等,在许多表面涂装领域得到应用。本文以低勃度的3 官能树脂, 搭配脂肪酸改性环氧+ 纯丙树脂(6 0川和三轻甲基丙烷三丙烯酸醋(T M PT A) 树脂为主要成膜物, 开发出在紫外光照射下可快速固化 综合性能优良的A B S 塑胶U V 光固化涂料, 并研究了预聚体结构 光引发剂及稀释剂等对紫外光固化表面涂层性能的影响??该产品可广泛应用于A B S 塑胶底材制品的表面涂饰涂装。
2 试验
2. 1 原材料
树脂: 低豁度3 官能P U A (聚氨酷丙烯酸酷预聚物) 长兴6071, 国产; 光引发剂1173 184 , 国产;单体: 三经甲基丙烷三丙烯酸酷(T M P T A) 己二醇二丙烯酸醋(H D D A ) 2 官能团硅改性丙烯酸酷, 国产;溶剂: 甲基正戊酮(M A K) 醋酸丁醋(B A C) IB A (l一丁醇) , 国产
2.2 仪器设备
V FS 一23 0 高速分散机, 广州市奥星化工机械厂;涂一4 杯 QXP ISO 刮板细度计 Q C J 漆膜冲击试验仪,深圳科兴仪器设备有限公司; W G G 60 光泽度计, 东莞市航文精密仪器有限公司; 高温高湿机, 东莞宏展仪器有限公司; U V 机, 东莞光圣机械设备有限公司;Q uv 耐候测试仪 7一BI B一C一C R C A 纸带耐磨仪 IP G 一01膜厚仪 JM 一IV 磨耗仪, 美国。
2.3 A B S 塑胶u v 涂料的制备
A B S 塑胶U V 涂料参考配方如下(以质量分数表
低粘度3 官能PU A 4 3 %
长兴60 7 1 1 5 %
T M P T A 1 2 %
H D D A 8 %
1 17 3 2 %
18 4 1%
M A K 5 %
B A C 7 %
IB A 6 .8 %
2 官能团硅改性丙烯酸醋 0. 2%
涂料在U V 机上进行漆膜固化, 采用1 支中压汞灯强光照射(120 w /c m ) ，固化过程中无氮气保护。
2.4 性能测试
2 .4 . 1粘度
在25 0C 下用涂一4 杯按G B/T 1723一1993 (涂料粘度测定法测定）
2.4.2 固化速率
用临界固化速率表示，临界固化速率定义为: 使漆膜表面达到完全固化时传送带的最大允许速率。
2.4.3 附着力
将涂层切割成1 Iln X l~ 方格, 用600#胶带测试, 见G /B T 928 -6 1989 %色漆和清漆漆膜的划格试验》
2 .4 .4 光泽
将配好的涂料用空气喷涂法制板, 在一支U V 强灯照射下完全固化，用光泽度计测定60 时的光泽, 取多次测量的平均值, 见G B/T 957 今2007 %色漆和清漆不含金属颜料的色漆漆膜的20 60 和850 镜面光泽的测定。
2.4 .5 耐磨性
以在一定负载下经规定的磨转次数后, 漆膜的失重(m g )表示
2 .4 .6 硬度
将配好的涂料用空气喷涂法喷涂于经打磨过的马口铁板上, 待其完全固化后用标准铅笔测试硬度, 见G B/T 6739一1996涂膜硬度铅笔测定法
2 .4.7 柔韧性
将配好的涂料用空气喷涂法喷涂于经打磨过的马口铁板上, 待其完全固化后测试涂膜在弯曲后不断裂的最小弯曲直径, 见G /B T 137 1一19 3 %漆膜柔韧性测定法
2.4.8 耐冲击实验
将配好的涂料用空气喷涂法喷涂于经打磨过的马口铁板上, 待其完全固化后用落球式涂膜冲击试验仪测试漆膜的耐冲击性能, 见G B/T 1732一1939 %漆膜耐冲击测定法
2 .4.9 耐老化性
将涂料喷涂于金属铝板上, 在U V 强灯照射下完全固化后, 放入Q U V 耐候测试仪中, 经过一段时间之后, 检测涂膜的失光情况, 见G /B T 1856 一1979 %色漆和清漆人工气候老化和人工辐射暴露。
3 结果与讨论
3.1 树脂的选择
主体树脂若分子量低, 则勃度低, 相对流平好,能减少针孔等弊病, 但是容易出现积边和流挂; 低官能树脂对其后期物理性能如耐水性 硬度等会有影响，配方中选择了低豁度的3 官能团PU A 树脂, 搭配脂肪酸改性环氧纯丙树脂(60 7 1) , 在提高硬度的同时, 能降低收缩率, 促进流平, 且保证后期的物理性能，三经甲基丙烷三丙烯酸醋为三官能团功能单体,具有高沸点 高活性 低挥发 低勃度等特性，与丙烯酸类预聚体有好的相容性, 可以成为交联聚合的组成物, 并赋予涂膜良好的耐磨性 硬度 附着力及光亮度。己二醇二丙烯酸酷的玻璃化温度低, 可强化对A B S 的附着力以及对一些离子型助剂残留过多的表面的润湿性, 能赋予涂膜良好的耐水 耐候性以及附着力。2 官能团硅改性丙烯酸酷能利用紫外光发生自由基反应, 促进流平, 涂膜手感好。
3.2 光引发剂的选择
光引发剂能吸收紫外线能量, 产生游离基, 再引发涂料中的低聚物及单体, 实现聚合 交联, 使体系固化成膜，选择光引发剂应从光引发效率 价格 污染 毒性 稳定性等因素考虑，提氢型光引发剂的黄变系数较大, 一般应选择裂解型, 以便减轻黄变。实验中选择117 3 148 光引发剂, 有效地提高了涂膜的耐黄变性，光引发剂用量对涂料的固化性能和贮存期有较大的影响，当光引发剂质量分数小于2% 时, 涂膜的固化速率与光引发剂的质量分数成正比; 当光引发剂质量分数大于2 % 时, 涂膜固化速率与其关系不大，但光引发剂的质量分数超过4 % 时, 涂料贮存期下降。综合考虑各种因素, 光引发剂的质量分数以3% 为宜。
3.3 稀释剂的选择
光固化涂料中所用的惰性溶剂应当是沸点较低的易挥发溶剂, 它们可在湿膜升温留置闪干过程中挥发掉, 不易带入固化膜中，由于塑料基材对某些溶剂的敏感性, 酮类酯类芳烃类溶剂要慎用, 一般使用的溶剂为吸水性较低的丁醇和异丙醇，出于成本考虑, 乙醇有时也被采用。酮类 酉旨类和芳烃类溶剂可以少量与醇类溶剂混用,如比例过高, 可能出现所谓的“咬底” 弊病, 破坏漆膜的力学均匀性和美观程度。
3.4 涂料及其涂膜性能测试
按配方所得涂料及其涂膜性能测试结果见表1
4 塑胶紫外光固化涂膜常见问题及其解决措施
4 . 1 常见问题
塑胶U V 固化涂膜最常见问题有: 针孔 麻点和流平不佳，其出现的原因有以下方面:
(l) 喷涂环境中灰尘太多, 底材表面没有处理干净，底漆涂装工艺缺陷 细度不够或反粗都有可能引起针孔，
(2) 配方体系中过滤不干净或搭配不合理, 体积收缩太大, 涂膜的润湿铺展性不佳, 易形成局部团聚,导致麻点产生，
(3) 稀释剂的溶解力不够或挥发速率过快; 开油比例偏低, 涂装豁度偏高导致流平不佳; 涂料分子量高或涂装固含量偏低; 配方中使用了短波助剂; 树脂相容性不良，
(4) 喷涂薪度过高, 一次涂膜太厚, 或者是助剂使用不当, 底面的微小气泡上升而没有破裂，
4.2 解决方法
(l) 保证底漆中色漆 银粉漆的细度; 平衡底漆的膜厚 平整性和遮盖力，
(2) 调整配方的相容性 固化速率和体积收缩,引入大分子量 体积收缩小 伸展性较好的树脂，
(3) 控制稀释剂的溶解力和挥发梯度, 做到溶解力 挥发速率和咬底性的三方平衡; 控制好开油比例和涂装勃度; 配方的分子量和涂装固含要合理控制;短波助剂少用或不用; 选择相容性好的树脂搭配组合，
(4 ) 调整助剂使其合理搭配, 做到润湿 流平消泡性能三者平衡。
5 结语
通过试验, 选用低勃度的3 官能团树脂, 搭配脂肪酸改性环氧纯丙树脂(6071) 和三轻甲基丙烷三丙烯酸醋(T M PT A )树脂为主要成膜物, 开发出A B S 塑胶U V 光固化涂料。该涂料在紫外光照射下可快速固化,具有高光泽以及优异的附着力 耐磨性和耐老化性,并具有良好的耐醇性 耐湿热性和长效的贮存稳定性,能够广泛应用于手机及通迅设备 M P3 数码相机及其他高档小家电的表面涂饰。