水性UV涂料固化机理及影响因素

  水性UV涂料主要是由预聚物(水基光固化树脂)、光引发剂、颜料、胺类物质、水、助溶剂和其它添加剂等配制而成。其干燥固化结合了UV光固化和水性涂料渗透蒸发二种干燥形式,具体说主要有两种干燥方式:水性体系的预挥发干燥和紫外光固化。

  预干燥是光固化之前必须有的一道工序,不进行预干燥将导致光固化的最终结果不理想。在水性UV涂料的制造过程中,水基光固化树脂通过添加一种碱或者酸使其变成羧酸盐才能溶于水,其中通过加氨水使其成盐的反应可示为:R-COOH+NH→R-COO+NH(水溶性)反过来输纸,在预干燥过程中发生的反应是:

  UV固化水性材料的固化是指在紫外光的照射下,光引发剂吸收紫外光的辐射能后分裂成自由基,引发预聚物发生聚合、交联接枝反应,佐敦涂料在很短的时间内固化成三维的网状高分子聚合物,得到硬化膜发展史,实质是通过形成化学键实现化学干燥。其固化过程一般可分为四个阶段:①光与光引发剂之间相互作用,它可能包括对光的吸收和光引发剂之间的相互作用;②光引发剂分子发生重排,形成自由基中间体;③自由基与齐聚物中的不饱和基团作用引发链或聚合反应;④聚合反应继续,液态的组分转变为固体聚合物。

  影响水性UV涂料固化干燥的因素很多,本文只对其主要的影响因素进行讨论总论,这些因素有以下几方面:

  固化前的干燥条件对固化速度的影响很大,不干燥或干燥不完全时,固化速度较慢,且随曝光时间的延长,胶凝率无明显提高。这是因为过度包装,尽管水对抑制氧的阻聚作用有一定的效果,但是这只能使墨膜表面迅速固化,只达到表干,而不能达到实干。由于体系内含有大量的水,体系在一定温度下固化时标准及认证,随着墨膜表面水分的迅速挥发,墨膜表面迅速固化,膜层里面的水则难以逸出,大量的水残留在墨膜中,阻止了墨膜的进一步固化打样,固化速度降低。另外,UV照射时的周围温度对UV涂料的固化有很大的影响。温度越高,固化性越好。因此施行预热的话,涂料的固化性会增强,附着性更好。

  水性UV固化树脂要进行自由基光固化软包装,这就要求树脂分子必须带有不饱和基团,在紫外光的照射下,分子中的不饱和基团互相交联,由液态涂层变成固态涂层。佐敦涂料通常采用引入丙烯酰基、甲基丙烯酰基、乙烯基醚或烯丙基的方法,使合成的树脂具有不饱和基团认证,从而可以在合适的条件下进行固化,丙烯酸酯由于其反应活性高而经常被使用。对于自由基型紫外光固化体系,随分子中双键含量的增加,涂膜的交联速度会增大,固化速度将加快。而且不同结构的树脂对固化速度影响不同软包装,各种官能团的反应活性一般按以下顺序升高:乙烯基醚烯丙基甲基丙烯酰基丙烯酰基。因此一般以引入丙烯酰基和甲基丙烯酰基为主,使树脂具有较快的固化速度。

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