UV固化涂料的研究进展和前景

      摘要:概述了 UV固化涂料的基本原理、基本本反应及组成，介绍了近年来紫外光固化体系中光敏预聚体的研究进展。认为开发水性紫外光固化涂料、紫外光固化粉末涂料是目前紫外光固化涂料的发展趋势。介绍了光固化涂料的应用情况及其前景展望。关词键:UV 固化涂料;基质树脂;光固化粉末涂料;光固化水性涂料

0. 引言  

光固化是一种快速发展起来的绿色新技术。从20世纪70年代至今，辐射固化技术在发达国家的应用越来越普及，已广泛用于各种涂料、油墨及胶黏剂等领域。其中，UV固化技术的发展更加迅速。与热固化相比，UV固化具有无挥发性物质释放、节省能源、生产效率高等优点。UV 固化涂料是 20 世纪 60年代末由德国开发的一类环保型涂料。该涂料经紫外光照射后发生光化学反应，使涂层快速聚合和交联，达到固化成膜的目的。目前关于提高固化速度、增强附着力和降低活性稀释剂毒性的新型预聚物、稀释剂和光敏剂的开发和应用研究已经取得了卓越的成就。

1.UV涂料固化机理

      根据格若斯定律，光致化学反应的必要条件是物质对光的有效吸收。被物质吸收的光有可能引发光化学反应，但并非被物质吸收的光都能使物质发生光化学反应，只有具有足够高能量的光才能激发物质使光化学反应得以发生。显然，物质对光的吸收、吸收光的能量和物质自身的化学结构之间的关系是决定光化学反应能否发生的关键因素。

光化当量定律表明:在初级反应中，被活化的分子数(或原子数)等于吸收的光量子数。光量子是光的最基本能量单位，其能量:δ=hy=hc/入式中:h=6.62*Js;c=3*m/s

活化1摩尔的分子需要吸收6.02*个光子。把1摩尔物质所吸收的光子能量称为1个爱因斯坦，

即:=Й hc/

若以纳米作为波长单位，则=1.196x/(kJ/mol)紫外光的波长范围在200~400 nm，根据光化当量定律可以确定紫外光的爱因斯坦量子值为598~299kJ/mol。这一范围的光子能量几乎高于绝大多数有机化合物的化学键能，从化学热力学的观点来讲，紫外光几乎可以促使绝大多数的有机物发生光化学反应。但进一步研究表明，当射线光波与物质激发能级相适应时，才能使光化学反应有效地发生，通常把能够有效吸收紫外光并易激发为活性原子或活性原子团的物质称为光敏剂。

化学动力学研究表明，紫外光促使UV涂料固化的机理属于自由基连锁聚合。首先是光引发阶段:其次是链增长反应阶段，这一阶段随着链增长的进行，体系会出现交联，固化成膜:最后链自由基会通过偶合或歧化而完成链终止。在UV固化的3个连续阶段中，光引发的速度最慢，是整个光固化反应速度的控制阶段，因此，光敏剂的光引发活性直接影响着 UV固化涂料的干燥速度。

综上分析，UV固化涂料的性能与UV强度以及波长有关，同时与UV涂料的结构组成即预聚物、活性稀释剂及颜填料等因素有关。2 UV 涂料的固化反应

配制一种UV固化徐料以最简单的道理讲只需一种辐射激化原料即可，但实际上一种辐射固化涂料含有多种组份。透明涂料配方中基本成分是一种基材树脂、一软化剂、一活性稀释剂