pvc紫外光固化涂料研究

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1、1前言在當(dāng)代化學(xué)工業(yè)中,涂料工業(yè)的地位日益重要。紫外光固化涂料是20世紀(jì)60年代開發(fā)的一種環(huán)保節(jié)能涂料。它具有固化速度快、環(huán)境友好、節(jié)約能源、可涂裝各種基材和費用低等優(yōu)點,因而在工業(yè)和高技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用[1,2]。聚氨酯丙烯酸酯(PUA)分子由于有氨酯鍵,能在分子鏈間形成多種氫鍵,使固化膜具有優(yōu)異的耐磨性和柔韌性,斷裂伸長率高,同時具有良好的耐化學(xué)藥品性和耐高、低溫性能,較好的耐沖擊性,對塑料等基材有較好的附著力,因而,PUA具有較佳的綜合性能[3]。用于薄膜基材涂料的性能決定涂料在基材上的涂裝

2、和應(yīng)用,基材種類對涂料的應(yīng)用有較大影響[4],本文主要對用于PVC基材UV固化涂料的組成與固化成膜后的硬度、附著力、耐溫及耐水性能進(jìn)行了研究,研制出了適用于PVC表面涂裝且性能優(yōu)異的清漆配方。2實驗2.1原材料與儀器設(shè)備實驗所用的三種預(yù)聚物聚氨酯丙烯酸脂PUA1,PUA2,PUA3均由本實驗室合成,性能如表1所示。丙烯酸羥乙酯(HEA)、三縮丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)由江蘇三木公司提供,引發(fā)劑22羥基222甲基212苯基丙酮(1173)、1-羥基環(huán)己烷基苯甲酮(

3、184)、二苯甲酮(BP)、22羥基222甲基212對羥乙基苯基丙酮(2959)、2,4,62三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦(TPO)、異丙基硫雜蒽酮(ITX)、22甲基12(42甲巰基苯基)222嗎啉212丙酮(907)、22芐基222二甲氨基21(42嗎啉苯基)212丁酮(910)、雙(2,4,62三甲基苯甲酰基)苯基氧化膦(808),42二甲氨基苯甲酸乙酯(EDAB)由常州華鈦公司提供。12KV高壓汞燈,線功率160W/cm,藍(lán)天特?zé)粲邢薰?河北涿州)。線棒涂布器、PPH21型鉛筆硬度計、QTX漆膜

4、柔韌性測定器,上?，F(xiàn)代環(huán)境工程技術(shù)有限公司。表1自制聚氨酯丙烯酸酯樹脂的性質(zhì)編號芳香族或脂肪族官能度外狀PUA1芳香族PUA6透明澄清液體PUA2脂肪族PUA6透明澄清液體PUA3脂肪族PUA3透明澄清液體2.2涂膜的制備將聚氨酯丙烯酸酯、稀釋單體、光引發(fā)劑按照一定比例混合,攪拌均勻。選用50×50cm的PVC板材,先用甲苯清洗PVC表面,然后用12μm線棒涂布器涂在PVC板上,用高壓汞燈照射一定時間,使其固化成膜。2.3測試2.3.1固化速度表干時間(s):使用指觸法。2.3.2涂層附著力參照GB92

5、56-88方法,通過劃格實驗的方法判定涂膜的附著力。2.3.3涂層硬度參照GB6739-86方法,使用涂膜鉛筆劃痕硬度計測試涂層的鉛筆硬度。2.3.4涂層柔韌性能參照GBPT1731-93,使用漆膜彈性實驗器,用雙手將試板漆膜朝上,緊壓于規(guī)定直徑的軸棒上,繞軸棒彎曲試板。然后以4倍放大鏡觀察漆膜,檢查漆膜是否產(chǎn)生網(wǎng)紋、裂紋及剝落等破壞現(xiàn)象。以不產(chǎn)生上述破壞現(xiàn)象處的軸棒尺寸為試樣柔韌性數(shù)據(jù)。2.3.5耐溫性在80℃烘箱烘烤72h,觀察涂膜是否有裂紋或脫落現(xiàn)象。2.3.6耐水性在常溫水中浸泡72h,觀察涂膜

6、是否有起泡或脫落現(xiàn)象。3結(jié)果與討論聚氨酯丙烯酸酯的主要特點就是固化膜具有優(yōu)異的柔韌性,對大多數(shù)底材附著力以及耐腐蝕性能都很優(yōu)異。一般來說,幾種聚氨酯丙烯酸酯復(fù)配的配方體系具有比單獨一種聚氨酯丙烯酸酯更好的性能?；钚韵♂寗┑墓倌芏仍谝欢ǔ潭壬弦灿绊懲苛系墓夤袒俣群屯磕さ牧W(xué)性能。光引發(fā)劑的選擇對配方的固化速度和涂料是否黃變影響很大。涂料的基本配方如表2所示:組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%聚氨酯丙烯酸酯50-70稀釋單體20-60光引發(fā)劑2-6其他助劑適量表2PVC涂料的基本配方3.1樹脂對涂膜性能的影響低聚物是光固化

7、涂料的主體,它的性能在很大程度上決定了光固化后材料的主要性能,如硬度、顏色、附著力、抗劃傷、防老化、耐溫性、耐水性等。本實驗采用自制PUA1、PUA2和PUA3,進(jìn)行兩兩復(fù)配,組成不同的配方,其中各種成分的用量為:混合PUA--62%,TPGDA--35%,1173--3%。涂料性能見表3。表3　不同PUA復(fù)配對涂料性能的影響不同酯的復(fù)配固化時間(s)附著力(級)柔韌性(級)鉛筆硬度(級)耐溫耐水PUA1∶PUA2=1∶1PUA1∶PUA3=1∶1PUA2∶PUA3=1∶1PUA1∶PUA2=1∶2PU

8、A1∶PUA2=2∶130用芳香族異氰酸酯合成的PUA1,由于含有苯環(huán),因此鏈成剛性,其固化膜有較高的機(jī)械強(qiáng)度和較好的硬度和耐熱性。脂肪族PUA2和PUA3主鏈?zhǔn)秋柡屯闊N和環(huán)烷烴,耐光、耐侯性優(yōu)良,粘度較低,固化膜柔韌性好。由上表可以看出,當(dāng)芳香族的PUA1和脂肪族的PUA2比例為1∶1時,固化速度最快,附著力最好,柔韌性和硬度都比較好,并且耐溫,耐水性也比較好。當(dāng)它們各自與低官能度PUA3復(fù)配時,硬度和附著力下降,固化速度降低。所以在以后