环氧丙烯酸酯紫外光固化涂料性能研究
谢文峰１，葛曷一２，赵亮１，周洁１
（１．武汉理工大学材料科学与工程学院，武汉４３００７０；２．济南大学材料科学与工程学院，济南２５００２２）
摘要：采用环氧丙烯酸酯配制了适于紫外光固化的涤料，研究了光引发体系和交联剂用量对涂膜固化速率的影响以及交联荆含量和种类对潦膜固化速率、硬度、柔韧性的影响，利用ＩＲ表征了固化膜的结构，同时对其耐酸碱性进行了测试．筛选出了合适的光引发剞和变联荆的用量、种类，制得了综合性能较好的光目化涂料。关键词：环氧丙烯酸酯；紫外光；固化；涂料
中图分类号：ＴＵ５６＋１．６９文献标识码：Ａ文章编号：１００３—１３２４｛２００７）０４—００２８—０３
司；碳酸钙，河北宁宇化工有限公司。１．２涂料配制
环氧丙烯酸酯３０％～５０％（质量分数、下同）、交联剂１０％一５０％、光引发剂３％一１０％，涂料添加剂０．３％～１％，按以上的配比将组分混合均匀（必要时可加热），待混合物完全溶解后即得到所需的涂料。
１．３性能测试
固化速率测试：将涂料均匀涂布于聚酯薄膜上，再覆盖一层聚酯薄膜，厚度为４～６ｕｍ，在紫外光固化仪上进行固化速度测试，记录最小固化时间。
红外光谱测试：美国Ｎｉｃｏｌｅｔ公司的６０ＳＸＢ型傅立叶变换红外光谱仪
硬度测试：铅笔硬度法按ＧＢ／Ｔ６７３９—１９９６测试柔韧性测试：根据１７３１—９３进行测试
耐酸碱性测试：将制好的涂膜片分别放人酸（５％的Ｈ：ｓ０。溶液）和碱（５％的ＮａＯＨ溶液）中浸泡２４ｈ，观察涂膜的状态２
２．１
紫外光（ｕｖ）固化涂料与传统涂料相比最大优点是固化速度快、涂膜质量高、环境污染少、能量消耗低，是涂料向环保型发展的重要方向”“ｏ。
２０世纪６０年代西德拜尔公司推出了商品化产品不饱和聚酯树脂与安息香醚体系的紫外光固化涂料“芬斯吉达尔一ｕｖ一１０”，适于木器表面涂装”１；之后，美国Ｓｕｎ化学公司、ｈｎｍｏｎｔ公司开发了丙烯酸系列光固化涂料”ｏ；２０世纪９０年代开始，由于电子、装璜及印刷包装等行业巨大需求，ｕＶ固化涂料得以迅速发展ｏ７ｊ。
本文针对防腐蚀用环氧丙烯酸酯光固化涂料，研究光引发剂和交联剂种类与用量等因素对涂料光固化速率以及涂膜性能影响，为环氧丙烯酸酯类紫外光涂料配方研究及其应用上积累数据。１
实验部分
环氧丙烯酸酯（ＥＡ），岳阳石化总厂，牌号Ｅ一
１．１主要原料
４４；三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（ＴＰＧＤＡ），化学纯，吉化润滑油有限公司；三丙二醇二丙烯酸酯（ＴＰＣ－ＤＡ），化学纯，吉化润滑油有限公司；二苯甲酮，化学纯，中国上海双香助剂厂；三乙醇胺，分析纯，开封东大化工试剂厂；钛白粉，苏州惠业塑胶工业有限公
２８・
结果与讨论
光引发体系用量对固化速率的影响
由图ｉ可见，随光引发剂浓度的增加，固化速率
２００７年第４期＝＝＝＝—＝—————＆≈§ｔ山东建材信息网ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ呐ｃ．ｃ／１
开始呈近似线性缓慢增加，到某浓度后，固化速率突然上升。当光引发剂浓度较高时，如再增加其浓度，对缩短固化时间效果甚微甚至起反作用。这是由于：固化速率取决于涂层各处的游离基的形成速率，即任一体积涂层内形成的游离基数目与该区域的光强度和引发剂浓度两者都成正比关系，并非引发剂浓度越高越好。由Ｌａｒｍｂｅｒｔ—Ｂｅｅｒ定律可知，光强度随吸光物料的浓度增加而呈指数关系递减。如果光引发剂浓度过高，由于靠近涂膜表层的光引发剂吸收了大部分光，使得到达里面的光通量减少，则光引发剂产生的初级自由基减少，固化速率降低，即引发剂浓度过高会降低固化速率。
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交联剂吉量，％
图２交联剂含量对固化速率的影响
ｃ／ｎ“处的吸收峰是Ｃ—Ｏ伸缩振动引起的，ｃｍ。处的吸收峰为羟基特征峰，１５１２ｃｍｌ和
ｃｍ。１处的吸收峰是双酚Ａ骨架特征峰。这可以
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证明紫外光固化后环氧丙烯酸酯的双键被打开，预聚物进行了光固化反应。
光引发剂含量，％
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图１光引发剂含量对固化速率的影响
２．２交联剂含量及种类对固化速率的影晌
由图２可以看出，随着交联剂含量的增加，体系的固化速度先上升后下降，即一定量的交联剂可增加固化速率，但过量的交联剂则会降低固化速率，当交联剂使用ＴＭＰＴＡ时的固化速率比ＴＰＧＤＡ时的要大。其原因是交联剂为三官能度单体时，比单双官能度单体的双键密度大得多，故会使固化速率增大。若表层过快过密固化交联，使交联剂间反应倾向增加，将引起膜表面过度收缩，导致膜表层局部不平、失光，影响涂膜外观质量，同时被激发的交联剂分子自由基过早偶合（或歧化）终止，反而使活动性远低于交联剂分子的大分子的固化几率下降，因此总体的固化速率下降。２．３红外谱图分析
图３是交联剂为４０％时完全固化后涂膜的红外谱图，红外谱图显示了下列特征峰：８１０ｃｍ“处的吸收峰是＝Ｃ—Ｈ弯曲振动引起的，１６５６ｃｍ。处的吸收峰由Ｃ＝Ｃ骨架伸缩振动引起的，１７３７Ｃ／／Ｉ“和
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图３
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固化涂膜的红外谱图
２．４交联剂含量对固化膜性能的影响
将所配制的环氧丙烯酸酯涂料与紫外光引发剂混合后进行紫外光照射，端双键发生交联反应，得到光固化涂膜，测定涂膜的性能如表１所示。
表１紫外光固化端烯基环氯丙烯酸酯涂料的性能
由表１可知，固化膜的硬度随交联剂含量的增加而增大，当交联剂含量过低，硬度不好，这是由于体系交联密度较小，导致涂层表面刚性不足所造成
的。
当交联剂用量较低时，由于单官能度单体含量较少，固化膜交联程度大，柔韧性不好；交联剂用量
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・２９・
ｅｍ。１处的吸收峰是酯羧基特征峰，１０６５
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《山东建材》
增加时，柔韧性提高，这是由于单官能度单体含量增（２）当交联剂用ＴＭＰＴＡ，用量为３０～４０％时，加有利于降低固化膜的交联度，提高柔韧性；交联剂涂膜的光固化速率比较合适，固化后的涂膜效果较用量继续增加到５０％时，多官能度单体含量的增加好。
对固化膜的交联度影响很大，使固化膜的聚合交联（３）红外光谱表明：环氧丙烯酸酯涂料的固化程度增加，柔韧性下降。机理为丙烯酸酯所含双键的自由基聚合反应。
２．５涂膜耐酸碱性测试
（４）采用环氧丙烯酸酯，稀释剂ＴＭＰＴＡ及光引对涂膜进行耐酸碱性测试：每隔一段时间观察发剂二苯甲酮和三乙醇胺配制的紫外光涂料，获得一次表面颜色及状态，与未浸入酸碱溶液的试样进的固化膜柔韧性良好，硬度为５Ｈ一６Ｈ。
行对比，结果见表２（酸用５％的Ｈ：ｓｏ，溶液，碱用由这些数据可看出，涂膜的性能指标都符合标５％的ＮａＯＨ溶液）。由表２可以看出：光固化涂膜准，达到了使用要求，同时还具有固化时间短的显著可耐受碱、酸的浸泡２４ｈ，涂膜的机械性能基本稳优点，但有待进一步研究。定，可满足使用要求。
表２涂膜耐酸碱性测试
参考文献：
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３
结论
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（１）光引发剂的用量为６％～７％时，涂膜的光
［７］张钟宪，周荫庄，郑建华“绿色”涂料一紫外（ｕＶ）固化涂料．首
固化速率较快。
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（收稿日期：２００７—０７—２２】
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２００７年第４期；—————；——＝＝＝＆≈叠ｔ山东建材信息网ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ咄ｃ．ｃｎ
环氧丙烯酸酯紫外光固化涂料性能研究
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：
谢文峰， 葛曷一， 赵亮， 周洁， XIE Wen-feng， GE He-yi， ZHAO Liang， ZHOU Jie谢文峰,赵亮,周洁,XIE Wen-feng,ZHAO Liang,ZHOU Jie(武汉理工大学,材料科学与工程学院,武汉,430070)， 葛曷一,GE He-yi(济南大学,材料科学与工程学院,济南,250022)山东建材
SHANDONG BUILDING MATERIALS2007,28(4)
参考文献(7条)
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