紫外光固化涂料及其研究進展

陸銀秋，吳培龍，陳建國，朱書文

（江蘇景宏新材料科技有限公司 江蘇 宿遷 223800）

1 引言

紫外光固化涂料簡稱為UV固化涂料，利用輻照固化技術而生成的環保型涂料，在紫外光的照射之下，能夠在短時間內交聯固化，形成良好的涂膜。與傳統的溶劑型涂料相比，UV固化涂料的有機揮發組分排放量較少，環保節能效果更好，具有良好的應用前景。上個世紀70年代后期，德國拜耳公司成功開發UV固化涂料，并對其進行商品化生產，此后，美國研制出基于丙烯酸酯的紫外光固化涂料，引起了人們的廣泛關注，為了保證UV固化涂料能夠得到更好的應用，本文主要分析UV固化涂料的組成成分與研究進展。

2 研究紫外光固化涂料的現實意義

UV固化涂料與我們所了解的液體涂料不同，其屬于無溶劑環保型涂料，具有節能效果好、工藝簡單等特點，在金屬器件涂裝過程中，具有良好的應用效果。由于熱固型粉末涂料的加工溫度比較高，涂料固化時間較長，在熔融的過程當中，很容易發生桔皮現象，嚴重影響涂料表面質量。通過研究UV固化涂料的組成與應用，能夠保證UV固化涂料的儲存穩定性得到更好提升，彌補熱固型粉末涂料的缺點，如UV固化涂料的熔融溫度在100℃到140℃之間，相比于熱固型粉末涂料，UV固化涂料的熔融溫度要低，再加上其固化速度比較快，在合金熱敏材料與熱敏基材等部件涂裝中取得了良好的應用效果[1]。

除此之外，相比于紫外固化液體涂料，UV固化涂料中的各項原料主要采用高分析質量樹脂，減小了活性稀釋劑對涂料質量的影響，其收縮率特別低，進一步提升了涂料對基材的附著力。通過涂裝一次UV固化涂料，就能夠形成質量上乘的厚漆膜，能夠有效減少多次涂覆的繁雜工藝。通過分析UV固化涂料的組成成分，能夠有效減少生態環境污染，幫助相關工作人員更好的掌握UV固化涂料涂覆流程，節省涂料涂覆時間，具有良好的生態環境優勢與經濟效益優勢。

3 紫外光固化涂料組成成分與應用領域

3.1 組成成分

UV固化涂料主要由四部分組成，分別是低聚物、單體、光引發劑、助劑等，其固化反應歷程比較簡單，在光輻射作用下，引發劑逐漸分解，生成一定量的自由基，自由基能夠引發單體/低聚物聯合交聯。根據相關研究表明，如果光引發劑的引發效率較低，會增加UV固化涂料配方成本，降低光固化速率，因此，結合引發劑的問題，相關研究人員提出了多種固化技術，常見的主要有光暗固化技術與混雜固化技術等。

3.2 應用領域

UV固化涂料中的低聚物能夠形成良好的固化膜交聯網狀結構骨架，對產品的物理性能與化學性能產生較大影響，多官能團單體能夠對配方起到一定的稀釋作用，不但能夠提高涂料的可加工性，而且能夠加快光固體體系的聚合速度[2]。例如，在涂裝木器漆的過程當中，相關工作人員可以按照以下流程進行涂裝：首先，MDF毛坯全面處理，保證其表面的灰塵全部清除；其次，噴涂定量的UV固化涂料，并利用紅外線進行熔融處理，加強紫外線固化速度；最后，對MDF進行全面檢驗。UV固化粉末涂料涂裝工藝參數見表1。

表1 UV固化粉末涂料涂裝工藝常見參數

將UV固化涂料應用到塑料制品當中，能夠有效提升塑料制品的穩定性能，防止塑料制品出現變形或者脫氣現象。近些年來，伴隨合金制品的應用范圍越來越廣泛，UV固化涂料的使用量逐年增加，如果應用傳統的粉末涂料裝飾，在115℃下，會對合金的金相性能產生較大影響。在防震器、電動機等預制配制品當中，由于其表層要安裝電子元件與塑料等熱敏感部件，如果采用傳統涂料，會嚴重影響這些熱敏感部件的安全性，通過合理應用UV固化涂料，能夠有效提升合金與預制裝配品的耐腐蝕性能。

4 紫外光固化涂料研究進展

4.1 UV固化水性涂料

由于常規的UV固化涂料中采用的活性稀釋單體具有強烈的刺激氣味，會對人體的皮膚產生較大刺激，再加上固化之后的殘留稀釋單體影響產品各項安全指標，使得傳統的UV固化涂料應用范圍有限。與常規的UV固化涂料不同，以水為主要溶劑的UV固化水性涂料能夠有效提升產品的安全性能，刺激氣味非常小，幾乎合理忽略不計，UV固化水性涂料的黏度較低，適用于噴涂，逐漸成為了UV固化涂料主要發展方向之一[3]。

UV固化水性涂料主要由光引發劑、齊聚物、水與助劑組成，由于該水性涂料中采用的齊聚物具有不飽和基團，并且水性涂料自身具有良好的親水性，因此，相關工作人員需要在齊聚物中加入一定的親水性基團或者鏈段，常見的主要有磺酸基、叔胺基鏈段等等。研究表明，聚氨酯丙烯酸酯涂料的綜合性能最佳，具體見表2。

表2 紫外光固化端烯基聚胺酯涂料性能

4.2 改良型UV固化涂料

普通的UV固化涂料主要采用不飽和聚酯、聚氨酯丙烯酸酯與環氧丙烯酸酯等為主要的齊聚物，再加入適量的活性稀釋劑與光引發劑，為了保證UV固化涂料得到更加廣泛的應用，相關研究人員開發了UV納米固化涂料與UV固化有機硅涂料等。其中，UV納米固化涂料的界面效應與體積效應比較明顯，已經成為幾年來人們研究的熱點。將SiO2粒子加入到UV固化環氧丙烯酸酯涂料當中，能夠有效提升涂膜的固化速率，保證涂膜的硬度與熱穩定性得到全面提升，但是，該涂料很容易出現粒子分散現象，有關研究人員為了更好的解決這個問題，在納米涂料當中加入了一定量的TiCL4與三乙醇胺，有效延長了涂料的耐粉化時間。

UV固化有機硅涂料具有良好的耐高溫與電絕緣性能，在電力與印刷領域得到較好的應用，為了保證UV固化有機硅涂料得到高效應用，相關研究人員經常將有機硅分子進行交聯固化，使得有機硅分子形成更加穩定的網狀結構，減少環境污染的產生。

4.3 UV固化粉末涂料

UV固化粉末涂料是普通的粉末涂料與UV固化技術結合而來的新技術，UV固化粉末涂料在熔融的過程當中，樹脂不會發生固化，使得涂層流平與驅除氣泡操作得以順利進行，防止熱固化粉末涂料出現桔皮現象。UV固化技術能夠保證涂料加熱與固化溫度得到更好的降低，不僅能夠提升生產效率，而且有效節省能源的使用量，為UV固化粉末涂料開辟了更加廣闊的應用空間。

為了保證UV固化粉末涂料的抗沖擊性能得到更好提升，相關研究人員在聚酯分子鏈當中引入一段比較柔軟的分子鏈段，形成無定型與半晶型兩種不同結構的不飽和酯樹脂，將其應用到UV固化粉末涂料植被當中，能夠有效提升涂膜的正沖擊強度與反沖擊強度，有效縮短了涂層的固化時間。結合大量的研究數據表明，影響UV固化粉末涂料耐溶劑性能與附著力的關鍵為固化度，通過合理控制涂料的耐溶劑性能，能夠保證涂層的固化度達到99%。在UV固化粉末涂料當中加入定量的改性與未改性超支化樹脂，能夠保證樹脂體系的玻璃化溫度不斷下降，由原來的47.21℃降低到42.97℃。

5 結語

綜上，通過詳細介紹UV固化涂料研究進展，如UV固化水性涂料、改良型UV固化涂料與UV固化粉末涂料應用現狀，能夠幫助相關研究人員更好的了解UV固化涂料應用過程中出現的問題，保證UV固化涂料得到更加高效的應用。對于相關研究人員而言，在實際工作當中，要不斷學習國內外先進的UV固化涂料生產工藝，并根據現有UV固化涂料使用過程中經常出現的問題，制定更加科學、高效的解決對策。