紫外光固化涂料及其研究进展

陆银秋，吴培龙，陈建国，朱书文

（江苏景宏新材料科技有限公司 江苏 宿迁 223800）

1 引言

紫外光固化涂料简称为UV固化涂料，利用辐照固化技术而生成的环保型涂料，在紫外光的照射之下，能够在短时间内交联固化，形成良好的涂膜。与传统的溶剂型涂料相比，UV固化涂料的有机挥发组分排放量较少，环保节能效果更好，具有良好的应用前景。上个世纪70年代后期，德国拜耳公司成功开发UV固化涂料，并对其进行商品化生产，此后，美国研制出基于丙烯酸酯的紫外光固化涂料，引起了人们的广泛关注，为了保证UV固化涂料能够得到更好的应用，本文主要分析UV固化涂料的组成成分与研究进展。

2 研究紫外光固化涂料的现实意义

UV固化涂料与我们所了解的液体涂料不同，其属于无溶剂环保型涂料，具有节能效果好、工艺简单等特点，在金属器件涂装过程中，具有良好的应用效果。由于热固型粉末涂料的加工温度比较高，涂料固化时间较长，在熔融的过程当中，很容易发生桔皮现象，严重影响涂料表面质量。通过研究UV固化涂料的组成与应用，能够保证UV固化涂料的储存稳定性得到更好提升，弥补热固型粉末涂料的缺点，如UV固化涂料的熔融温度在100℃到140℃之间，相比于热固型粉末涂料，UV固化涂料的熔融温度要低，再加上其固化速度比较快，在合金热敏材料与热敏基材等部件涂装中取得了良好的应用效果[1]。

除此之外，相比于紫外固化液体涂料，UV固化涂料中的各项原料主要采用高分析质量树脂，减小了活性稀释剂对涂料质量的影响，其收缩率特别低，进一步提升了涂料对基材的附着力。通过涂装一次UV固化涂料，就能够形成质量上乘的厚漆膜，能够有效减少多次涂覆的繁杂工艺。通过分析UV固化涂料的组成成分，能够有效减少生态环境污染，帮助相关工作人员更好的掌握UV固化涂料涂覆流程，节省涂料涂覆时间，具有良好的生态环境优势与经济效益优势。

3 紫外光固化涂料组成成分与应用领域

3.1 组成成分

UV固化涂料主要由四部分组成，分别是低聚物、单体、光引发剂、助剂等，其固化反应历程比较简单，在光辐射作用下，引发剂逐渐分解，生成一定量的自由基，自由基能够引发单体/低聚物联合交联。根据相关研究表明，如果光引发剂的引发效率较低，会增加UV固化涂料配方成本，降低光固化速率，因此，结合引发剂的问题，相关研究人员提出了多种固化技术，常见的主要有光暗固化技术与混杂固化技术等。

3.2 应用领域

UV固化涂料中的低聚物能够形成良好的固化膜交联网状结构骨架，对产品的物理性能与化学性能产生较大影响，多官能团单体能够对配方起到一定的稀释作用，不但能够提高涂料的可加工性，而且能够加快光固体体系的聚合速度[2]。例如，在涂装木器漆的过程当中，相关工作人员可以按照以下流程进行涂装：首先，MDF毛坯全面处理，保证其表面的灰尘全部清除；其次，喷涂定量的UV固化涂料，并利用红外线进行熔融处理，加强紫外线固化速度；最后，对MDF进行全面检验。UV固化粉末涂料涂装工艺参数见表1。

表1 UV固化粉末涂料涂装工艺常见参数

将UV固化涂料应用到塑料制品当中，能够有效提升塑料制品的稳定性能，防止塑料制品出现变形或者脱气现象。近些年来，伴随合金制品的应用范围越来越广泛，UV固化涂料的使用量逐年增加，如果应用传统的粉末涂料装饰，在115℃下，会对合金的金相性能产生较大影响。在防震器、电动机等预制配制品当中，由于其表层要安装电子元件与塑料等热敏感部件，如果采用传统涂料，会严重影响这些热敏感部件的安全性，通过合理应用UV固化涂料，能够有效提升合金与预制装配品的耐腐蚀性能。

4 紫外光固化涂料研究进展

4.1 UV固化水性涂料

由于常规的UV固化涂料中采用的活性稀释单体具有强烈的刺激气味，会对人体的皮肤产生较大刺激，再加上固化之后的残留稀释单体影响产品各项安全指标，使得传统的UV固化涂料应用范围有限。与常规的UV固化涂料不同，以水为主要溶剂的UV固化水性涂料能够有效提升产品的安全性能，刺激气味非常小，几乎合理忽略不计，UV固化水性涂料的黏度较低，适用于喷涂，逐渐成为了UV固化涂料主要发展方向之一[3]。

UV固化水性涂料主要由光引发剂、齐聚物、水与助剂组成，由于该水性涂料中采用的齐聚物具有不饱和基团，并且水性涂料自身具有良好的亲水性，因此，相关工作人员需要在齐聚物中加入一定的亲水性基团或者链段，常见的主要有磺酸基、叔胺基链段等等。研究表明，聚氨酯丙烯酸酯涂料的综合性能最佳，具体见表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饱和聚酯、聚氨酯丙烯酸酯与环氧丙烯酸酯等为主要的齐聚物，再加入适量的活性稀释剂与光引发剂，为了保证UV固化涂料得到更加广泛的应用，相关研究人员开发了UV纳米固化涂料与UV固化有机硅涂料等。其中，UV纳米固化涂料的界面效应与体积效应比较明显，已经成为几年来人们研究的热点。将SiO2粒子加入到UV固化环氧丙烯酸酯涂料当中，能够有效提升涂膜的固化速率，保证涂膜的硬度与热稳定性得到全面提升，但是，该涂料很容易出现粒子分散现象，有关研究人员为了更好的解决这个问题，在纳米涂料当中加入了一定量的TiCL4与三乙醇胺，有效延长了涂料的耐粉化时间。

UV固化有机硅涂料具有良好的耐高温与电绝缘性能，在电力与印刷领域得到较好的应用，为了保证UV固化有机硅涂料得到高效应用，相关研究人员经常将有机硅分子进行交联固化，使得有机硅分子形成更加稳定的网状结构，减少环境污染的产生。

4.3 UV固化粉末涂料

UV固化粉末涂料是普通的粉末涂料与UV固化技术结合而来的新技术，UV固化粉末涂料在熔融的过程当中，树脂不会发生固化，使得涂层流平与驱除气泡操作得以顺利进行，防止热固化粉末涂料出现桔皮现象。UV固化技术能够保证涂料加热与固化温度得到更好的降低，不仅能够提升生产效率，而且有效节省能源的使用量，为UV固化粉末涂料开辟了更加广阔的应用空间。

为了保证UV固化粉末涂料的抗冲击性能得到更好提升，相关研究人员在聚酯分子链当中引入一段比较柔软的分子链段，形成无定型与半晶型两种不同结构的不饱和酯树脂，将其应用到UV固化粉末涂料植被当中，能够有效提升涂膜的正冲击强度与反冲击强度，有效缩短了涂层的固化时间。结合大量的研究数据表明，影响UV固化粉末涂料耐溶剂性能与附着力的关键为固化度，通过合理控制涂料的耐溶剂性能，能够保证涂层的固化度达到99%。在UV固化粉末涂料当中加入定量的改性与未改性超支化树脂，能够保证树脂体系的玻璃化温度不断下降，由原来的47.21℃降低到42.97℃。

5 结语

综上，通过详细介绍UV固化涂料研究进展，如UV固化水性涂料、改良型UV固化涂料与UV固化粉末涂料应用现状，能够帮助相关研究人员更好的了解UV固化涂料应用过程中出现的问题，保证UV固化涂料得到更加高效的应用。对于相关研究人员而言，在实际工作当中，要不断学习国内外先进的UV固化涂料生产工艺，并根据现有UV固化涂料使用过程中经常出现的问题，制定更加科学、高效的解决对策。