uv光固化涂料在金属基材上的附着性能【字数：9946】
本论文旨在通过设计一种UV光固化涂料，解决传统光固化涂料在金属基材（以铜为例）表面涂膜的附着力差的问题。课题以环氧丙烯酸酯，聚氨酯丙烯酸酯为基体树脂（齐聚物），以乙酸丁酯为稀释溶剂，以CS-555为附着力促进剂，以1,6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)为活性稀释剂，并与光引发剂等复配制成一种铜基金属表面处理用的UV光固化涂料。实验过程中，采用控制变量法，对涂料性能进行比对分析，获得了较佳的涂料配方方案如下环氧丙烯酸酯30%；聚氨酯丙烯酸酯10%；活性稀释剂1,6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA) 40%；光引发剂4%到8%（其中TPO与184的质量比为1:1.5）；附着力促进剂（CS-555）5%-6%；溶剂适量。此时涂膜综合性能最佳，附着力等级为1级，柔韧性为1mm，铅笔硬度达到4H。
目录
1 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 UV固化技术 1
1.2.1 UV固化机理 2
1.2.2 UV固化树脂 2
1.2.3 UV固化技术设备 3
1.2.4 UV固化技术的特点 3
1.2.5 UV 固化技术的应用 4
1.3 紫外光固化体系 4
1.3.1 紫外光固化涂料的低聚物 4
1.3.2 紫外光固化固化涂料的光引发剂 5
1.3.3 紫外光固化涂料的活性稀释剂 5
2.课题设计 7
2.1 本课题的实际意义 7
2.2实验的原料选用和方案 7
2.2.1原料选择 7
2.2.2实验方案 9
3.实验部分 10
3.1实验主要原料与设备 10
3.2基体树脂的选择与比较 10
3.3紫外光固化涂料的配制 10
3.4涂膜性能测试 11
3.4.1颜色与表面平整度 11
3.4.2涂膜表干时间 11
3.4.3涂膜硬度测试 11
3.4.4涂膜附着力测试 11
3.4.5涂膜柔韧性测试 12
4．实验结果的分析与讨论 13
4.1 UV树脂的配比对漆膜性能 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
的影响 13
4.2 光引发剂占比对UV涂膜性能的影响 13
4.2. 1光引发剂配比的确定 13
4.2.2光引发剂用量的选择 13
4.3活性稀释剂的占比对涂膜性能的影响 14
4.4附着力促进剂占比对漆膜性能的影响 14
4.5实验结果总结与最佳配方确定 15
4.6涂膜最终性能测定 15
5.设计总结与展望 17
参考文献 18
致谢 19
1 绪论
引言
紫外光固化是指用紫外线（UV）来照射液态材料[1] 从而使液态材料硬化的过程，一般被称之为“UV Curing Process”。UV固化与传统的固化干燥目的都是使液态材料固化成固体，在成品中发挥一系列作用，提高成品的综合性能，其中，这两者最大的不同就是原理不同。其次，这两种方法的固化时间也是不一样。UV固化时间短，效率高；传统固化时间长，大大降低了工作效率。传统的干燥一般会有溶剂的参与反应，然后使体系中的溶剂挥发，最终是液态材料硬化成固态材料，但UV固化交联则无溶剂挥发。UV固化指的是涂膜在受到紫外光照射后，里面的基本组分因为吸收到能量后，发生聚合交联等反应，可以快速地将分子量低的物质转化为分子量高的物质的一种过程，在整个反应过程中，没有溶剂的参与。反应过程结束后，漆膜可以完全固化，因而挥发性有机化合物(VOC)排放量很低，对环境保护有着很大的贡献。自60年代末以来，紫外光固化涂料凭借其自身节能环保等优势在与涂料相关的多个应用领域迅猛发展。
铜基材料的表面吸附实际上是指涂膜与铜基金属表面的附着力，它是涂层中的某些基团与铜基金属中的某些原子或基团发生相互作用，形成新的化学键，这些化学键可以使铜基金属表面湿润，增加涂膜与铜基金属表面的附着力。通过这些，我们很容易发现以不影响涂膜其他性能为条件，提高涂膜与金属基材之间的附着力是紫外光固化的配方设计难点。因此，具有较强附着力的金属材料[2]用紫外光固化涂料会是当下UV固化涂料领域发展的热门方向。
UV固化技术
“UV”其实就是紫外线的缩写，紫外线的波长为：10400nm 。在化工高分子领域里，UV指的就是紫外光照射下固化，详细的就是指利用紫外光中所含有的的中、短波（300800纳米）照射材料，反应体系中所含有的光引发剂吸收到能量转变为自由基或阳离子，从而引发紫外光固化树脂聚合成不溶不熔的固体涂膜的过程，是一种具有环保、低VOC排放特点的新技术。紫外光固化技术最初是在上 世纪 六十 年代末期， 由德国的拜耳公司在机缘巧合之下能够研制出世界上第一种UV 固化涂料，测试过性能后，发现对生活很有用，并迅速将其推广到市场。我国从上世纪 七十年代引入并研究这项技术， 到90年代对这项技术有了深入研究，由于 UV 固化技术的种种优势，它必将取代传统的热固化技术，成为主流的固化技术。
UV固化机理
UV固化指的是体系中的所有组成成分在紫外光的照射下吸收其中的能量，并能够迅速断裂成分中的化学键，分解成自由基离子和阴阳离子[3]。所以，UV 固化分为自由基型， 阳离子型以及阴离子型， 目前被大家广泛认可并深入研究的是自由基型和阳离子型 UV 固化。
自由基型 UV 固化机理属于自由基连锁聚合的范畴，自由基链失活或终止的机会较多。与此同时氧也十分容易和自由基发生反应，生成稳定的过氧自由基，在聚合反应中起着阻聚作用。常用的自由基型光引发剂有苯乙酮衍生物；烷基－苯基酮的肟酯。
阳离子型 UV 固化[4]的基本原理则是： 阳离子光引发剂在吸收能量后， 分解成为活性阳离子， 这些阳离子可以直接与反应体系中的单体再次发生反应， 进而引发聚合， 其后， 环氧基团则可以在阳离子活性种的作用下进行开环聚合，从而使分子链不断进行链增长，体系中的所有组成成分能够形成交联网状结构。本课题采用的自由基型 UV 固化的典型反应机理和固化工艺过程如图 11，图12 所示。
/
/
1.2.2 UV固化树脂
“UV”树脂又称“光敏树脂”[5],本质是一种低分子量（约2500）聚合物，它在受到光线照射后，能够吸收光线中的大部分能量，然后在较为短暂的时间里发生物理和化学反应,并与体系中的其他组分一起形成一种交联的网格形状的大分子物质。从化学结构上来分析，它具有可进行UV反应的基团,如环氧基或不饱和双键等。“UV”树脂具有(1)固化速度快,生产效率高;(2)能量利用率高,节约能源;(3)有机挥发气体(VOC)少,环境友好;(4)可涂抹各种基材,如纸张, 皮革，塑料, 金属, 陶瓷等的优点。UV树脂与光引发剂,活性稀释剂，溶剂以及各种助剂一起构成UV涂料[6]。实际上，UV树脂是涂料配方中占比最高的一部分，换言之，UV树脂是涂料配方中最重要的一部分。UV树脂分为溶剂型UV树脂和水性UV树脂[7]。UV树脂主要应用在涂料，油墨[8]，胶等领域。
目录
1 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 UV固化技术 1
1.2.1 UV固化机理 2
1.2.2 UV固化树脂 2
1.2.3 UV固化技术设备 3
1.2.4 UV固化技术的特点 3
1.2.5 UV 固化技术的应用 4
1.3 紫外光固化体系 4
1.3.1 紫外光固化涂料的低聚物 4
1.3.2 紫外光固化固化涂料的光引发剂 5
1.3.3 紫外光固化涂料的活性稀释剂 5
2.课题设计 7
2.1 本课题的实际意义 7
2.2实验的原料选用和方案 7
2.2.1原料选择 7
2.2.2实验方案 9
3.实验部分 10
3.1实验主要原料与设备 10
3.2基体树脂的选择与比较 10
3.3紫外光固化涂料的配制 10
3.4涂膜性能测试 11
3.4.1颜色与表面平整度 11
3.4.2涂膜表干时间 11
3.4.3涂膜硬度测试 11
3.4.4涂膜附着力测试 11
3.4.5涂膜柔韧性测试 12
4．实验结果的分析与讨论 13
4.1 UV树脂的配比对漆膜性能 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
的影响 13
4.2 光引发剂占比对UV涂膜性能的影响 13
4.2. 1光引发剂配比的确定 13
4.2.2光引发剂用量的选择 13
4.3活性稀释剂的占比对涂膜性能的影响 14
4.4附着力促进剂占比对漆膜性能的影响 14
4.5实验结果总结与最佳配方确定 15
4.6涂膜最终性能测定 15
5.设计总结与展望 17
参考文献 18
致谢 19
1 绪论
引言
紫外光固化是指用紫外线（UV）来照射液态材料[1] 从而使液态材料硬化的过程，一般被称之为“UV Curing Process”。UV固化与传统的固化干燥目的都是使液态材料固化成固体，在成品中发挥一系列作用，提高成品的综合性能，其中，这两者最大的不同就是原理不同。其次，这两种方法的固化时间也是不一样。UV固化时间短，效率高；传统固化时间长，大大降低了工作效率。传统的干燥一般会有溶剂的参与反应，然后使体系中的溶剂挥发，最终是液态材料硬化成固态材料，但UV固化交联则无溶剂挥发。UV固化指的是涂膜在受到紫外光照射后，里面的基本组分因为吸收到能量后，发生聚合交联等反应，可以快速地将分子量低的物质转化为分子量高的物质的一种过程，在整个反应过程中，没有溶剂的参与。反应过程结束后，漆膜可以完全固化，因而挥发性有机化合物(VOC)排放量很低，对环境保护有着很大的贡献。自60年代末以来，紫外光固化涂料凭借其自身节能环保等优势在与涂料相关的多个应用领域迅猛发展。
铜基材料的表面吸附实际上是指涂膜与铜基金属表面的附着力，它是涂层中的某些基团与铜基金属中的某些原子或基团发生相互作用，形成新的化学键，这些化学键可以使铜基金属表面湿润，增加涂膜与铜基金属表面的附着力。通过这些，我们很容易发现以不影响涂膜其他性能为条件，提高涂膜与金属基材之间的附着力是紫外光固化的配方设计难点。因此，具有较强附着力的金属材料[2]用紫外光固化涂料会是当下UV固化涂料领域发展的热门方向。
UV固化技术
“UV”其实就是紫外线的缩写，紫外线的波长为：10400nm 。在化工高分子领域里，UV指的就是紫外光照射下固化，详细的就是指利用紫外光中所含有的的中、短波（300800纳米）照射材料，反应体系中所含有的光引发剂吸收到能量转变为自由基或阳离子，从而引发紫外光固化树脂聚合成不溶不熔的固体涂膜的过程，是一种具有环保、低VOC排放特点的新技术。紫外光固化技术最初是在上 世纪 六十 年代末期， 由德国的拜耳公司在机缘巧合之下能够研制出世界上第一种UV 固化涂料，测试过性能后，发现对生活很有用，并迅速将其推广到市场。我国从上世纪 七十年代引入并研究这项技术， 到90年代对这项技术有了深入研究，由于 UV 固化技术的种种优势，它必将取代传统的热固化技术，成为主流的固化技术。
UV固化机理
UV固化指的是体系中的所有组成成分在紫外光的照射下吸收其中的能量，并能够迅速断裂成分中的化学键，分解成自由基离子和阴阳离子[3]。所以，UV 固化分为自由基型， 阳离子型以及阴离子型， 目前被大家广泛认可并深入研究的是自由基型和阳离子型 UV 固化。
自由基型 UV 固化机理属于自由基连锁聚合的范畴，自由基链失活或终止的机会较多。与此同时氧也十分容易和自由基发生反应，生成稳定的过氧自由基，在聚合反应中起着阻聚作用。常用的自由基型光引发剂有苯乙酮衍生物；烷基－苯基酮的肟酯。
阳离子型 UV 固化[4]的基本原理则是： 阳离子光引发剂在吸收能量后， 分解成为活性阳离子， 这些阳离子可以直接与反应体系中的单体再次发生反应， 进而引发聚合， 其后， 环氧基团则可以在阳离子活性种的作用下进行开环聚合，从而使分子链不断进行链增长，体系中的所有组成成分能够形成交联网状结构。本课题采用的自由基型 UV 固化的典型反应机理和固化工艺过程如图 11，图12 所示。
/
/
1.2.2 UV固化树脂
“UV”树脂又称“光敏树脂”[5],本质是一种低分子量（约2500）聚合物，它在受到光线照射后，能够吸收光线中的大部分能量，然后在较为短暂的时间里发生物理和化学反应,并与体系中的其他组分一起形成一种交联的网格形状的大分子物质。从化学结构上来分析，它具有可进行UV反应的基团,如环氧基或不饱和双键等。“UV”树脂具有(1)固化速度快,生产效率高;(2)能量利用率高,节约能源;(3)有机挥发气体(VOC)少,环境友好;(4)可涂抹各种基材,如纸张, 皮革，塑料, 金属, 陶瓷等的优点。UV树脂与光引发剂,活性稀释剂，溶剂以及各种助剂一起构成UV涂料[6]。实际上，UV树脂是涂料配方中占比最高的一部分，换言之，UV树脂是涂料配方中最重要的一部分。UV树脂分为溶剂型UV树脂和水性UV树脂[7]。UV树脂主要应用在涂料，油墨[8]，胶等领域。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/hxycl/gfzcl/84.html
