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抑制氧阻聚的物理和化学方法

网站编辑:Wraio │ 发表时间:2020-07-30 

氧阻聚一直是UV固化中的困扰


●在空气中进行UV固化时,因为氧阻聚的存在常会导致涂层底层虽然固化,但表面未固化发粘的情况。


●氧阻聚最终可导致涂层表层出现大量羟基、羰基、过氧基等氧化性结构,从而影响涂层的长期稳定性,甚至可能影响固化后漆膜的硬度、光泽度和抗划伤性等性能。


为什么会发生氧阻聚?


●一般物质的基态是单线态,O2 的稳定态却是三线态,有两个自旋方向相同的未成对电子。因此,它会与自由基的聚合反应竞争而消耗自由基。


●由于绝大多数光固化工艺是在空气环境中进行的,并且主要的应用是涂料和油墨等具有大表面积/体积比的材料,所以O2 对光固化材料自由基聚合反应的阻聚作用不容忽视。


●涂膜厚度较薄时,体系中氧浓度通常为2×10-3 mol/L左右。不仅配方体系中溶解的氧分子阻碍聚合,在光引发过程中,随着固化体系中氧分子的消耗,涂层表面空气中的氧也可以迅速扩散至固化涂层内,继续阻碍聚合。体系中原溶解的氧浓度很低,较容易消耗掉。


●对于封闭体系,初级活性自由基消耗溶解氧的过程基本相当于聚合诱导期。相对而言,自外界不断扩散至涂层内部的氧才是阻碍聚合的主要原因。氧阻聚也最容易发生在涂层的浅表层或整个较薄涂层内,因为这些区域内,环境中的氧分子扩散更容易些。


现有抑制氧阻聚方法


●物理方法:惰性气体保护法、浮蜡、覆膜、强光照射、分步照射


●化学方法:加入提供活泼氢的物质 - 硫醇、胺、醚类丙烯酸酯(丙烯酸酯能与涂料融为一体防止表面开裂,也可以减小气味);相同条件下提供氢原子能力:硫醇类>胺类>醚类   以胺为例子,反应机理下图:胺上有6个活泼氢,可以消耗6个氧。


  在进行UV光固化时,尤其是低膜厚涂层,对于提高涂层性能是很重要的,因此润奥化工在对于抑制氧阻聚的化学方法方面研究出相关产品。


对这些方法的一系列实验结果表明:


1.无论固化能量高低,只要经硫醇类、氨类或者是醚类改性的丙烯酸酯都能提高表面反应性;


2.表面反应性随着改性丙烯酸酯浓度增加而加快。


3.巯基可以和聚醚丙烯酸酯或者高反应性结构协同作用;


4.改变涂料的配方或者是厚度也可以提供表面反应性。缩短低能量照射到基材的距离防止表面固化被破坏。


可有效克服氧阻聚的两款UV树脂


硫醇类产品FSP7814。在365nm波长下,120mJ/cm²即可表干,而在395nm波长下,150mJ/cm²可以表干,反应活性高,固化速度非常快。坚韧性好,优异的坚韧性也使其能满足耐弯折测试要求。耐水煮性能好,沸水煮一小时附着力未下降。附着力好,对常规塑胶基材、热塑底漆、竹木基材都有着优异的附着力。


  两官能聚醚型胺改性丙烯酸酯LuCure5186。具有优异的抗氧阻聚效果,即便是在较难表干的395nm波段中,500mJ/cm²的能量就可完全表干;固化速度快,在传统汞灯光源下,只需要70mJ/cm²左右的能量即可表干;与此同时,耐黄变性好,初始黄变△b在1.9左右,且放置几小时内会明显进一步退黄,对配方整体的耐黄变性影响很小;韧性好,在PET膜上180°对折多次,漆膜不开裂;低气味,可满足净味涂料、油墨等不同应用的需求。

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