第三章(光固化涂料原材料)

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1、第三章光固化涂料的原材料光固化涂料与普通涂料的基本组成类似，均由以下四类物质构成：普通涂料光固化涂料树脂低聚物溶剂活性稀释剂催化剂光引发剂各种添加剂各种添加剂光固化涂料中的低聚物相当于普通涂料中的树脂，都是成膜物，它们的性能对涂料的性能起主要作用，在结构上低聚物必须具有光固化基团，属于感光性树脂。光固化涂料中的活性稀释剂相当于普通涂料中的溶剂，但它除了具有稀释作用、调节体系粘度外，并不挥发，要参与光固化反应，影响涂料的光固化速度和涂膜的力学性能，在结构上它是必须具有光固化基团的有机化合物。光引发剂相当于

2、普通涂料中的催化剂，普通涂料由于固化方式不同（如氧化、热固化、湿固化等等），所用的催化剂也不同，如催化剂、固化剂等，而光固化涂料通过光引发剂吸收紫外光而产生自由基或阳离子，引发低聚物和活性稀释剂发生聚合和交联反应，形成网状结构的涂膜。添加剂在这两类涂料中大体相同，都需要用颜料、填料、各种助剂，只是光固化涂料所用添加剂要尽量减少对紫外光吸收，以免影响光固化反应的进行。同时光固化涂料中须添加一定量的阻聚剂，以保证生产、储存、运输及施工时光固化涂料的稳定性。光固化涂料是目前用量最大、应用最广泛的辐射固化材料。

3、本章将对光固化涂料的原材料光引发剂、活性稀释剂、低聚物、各种添加剂进行详细介绍。光引发剂一节介绍典型的自由基型光引发剂和阳离子型光引发剂，及近年来研究开发的水基光引发剂、大分子光引发剂以及可见光光引发剂的结构与性能，以及光引发剂的生产企业、产品及应用领域。活性稀释剂一节包括不同官能度的活性稀释剂以及烷氧基化活性稀释剂、乙烯基醚类活性稀释剂、第三代（甲基）丙烯酸酯类活性稀释剂以及带有特殊功能基的（甲基）丙烯酸酯类活性稀释剂的结构与性能比较，常用活性稀释剂的合成及主要生产厂家产品代号，活性稀释剂的选择、毒性

4、与储存运输中的要求。低聚物一节涉及不同结构低聚物包括环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、纯丙烯酸树脂、不饱和聚酯、乙烯基树脂、有机硅丙烯酸树脂，以及阳离子光固化体系用低聚物和新型超支化光固化树脂的合成，结构与性能对比，以及低聚物的生产企业、产品代号及应用特点。光固化涂料依据其不同应用其添加剂亦不同，添加剂一节中介绍包括颜料、填料、助剂（消泡剂与脱泡剂、表面控制助剂、分散剂、基材润湿剂）、阻聚剂、消光剂、触变剂等不同类型的添加剂在光固化涂料中的使用。3.1光引发剂3.1.1概述光引发

5、剂（photoinitiator，PI）是光固化涂料的关键组分，它对光固化涂料的光固化速度起决定性作用。光引发剂是一种能吸收辐射能，经激发发生化学变化，产生具有引发聚合能力的活性中间体（自由基或阳离子）的物质。在光固化涂料中，光引发剂含量比低聚物和活性稀释剂要低得多，一般在3~5％左右，不超过7~10％。在实际应用中，光引发剂本身或其光化学反应的产物均不应对固化后涂层的化学和物理力学性能产生不良影响。光引发剂因吸收辐射能不同，可分为紫外光引发剂（吸收紫外光区250~420nm）和可见光引发剂（吸收可见光

6、区400~700nm）。光引发剂因产生的活性中间体不同，可分为自由基型光引发剂和阳离子型光引发剂两类。自由基型光引发剂因产生自由基的作用机理不同，又可分为裂解型光引发剂和夺氢型光引发剂两类。目前，光固化技术主要为紫外光固化，所用的光引发剂为紫外光引发剂。可见光引发剂因对日光和普通照明光源敏感，在生产和使用上受到限制，仅在少数领域如牙科、印刷制版上应用。此外，光引发剂还包括一些特殊类别，如混杂型光引发剂、水基光引发剂、大分子光引发剂等。在光固化体系中，有时光引发剂与其它辅助组分一起使用，可以促进自由基或阳

7、离子等活性中间体的产生，提高光引发效率。这些辅助组分由光敏剂（Photosesitizer）和增感剂（Sesitizer）。光敏剂是指该分子能吸收光能跃迁至激发态，通过能量转移给光引发剂，光引发剂接受能量后由基态跃迁至激发态，本身发生化学变化，产生活性中间体，从而引发聚合反应，而光敏剂将能量传递给光引发剂后，自身又回到初始非活性状态，其化学性质未发生变化。增感剂自身并不吸收光能，也不引发聚合，但在光引发过程中，协同光引发剂并参与光化学反应，从而提高了光引发剂的引发效率，也称助引发剂（Coinitiato

8、r）。配合夺氢型光引发剂的氢供体三级胺，就属于增感剂。对光引发剂的选择要考虑下面因素：（1）光引发剂的吸收光谱与光源的发射光谱相匹配。目前，光固化的光源主要为中压汞灯（国内称高压汞灯），其发射光谱中365nm、313nm、302nm、254nm谱线非常有用，许多光引发剂在上述波长处均有较大吸收（见附录）。光引发剂分子对光的吸收，可以用此波长时的摩尔消光系数反映（见表3－1和表3－2）。表3－1部分光引发剂在高压汞灯各发射光波的摩尔消光系数光