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100% UV固化涂料消光的最佳配置
2019年03月07日    阅读量:3849    新闻来源: 赢创涂料添加剂  |  投稿

微信截图_20190307092335.jpg


近几年随着环保政策的日趋严格,环保型涂料迅速增长。无溶剂挥发的100% UV体系由于固化速度快、涂装成本低、漆膜性能优异等特点,增长尤为迅猛,被越来越多地应用于地板漆、OPV等领域。


然而,100%UV体系要达到低光甚至全哑却不容易,原因在于这种体系不含挥发物,漆膜收缩幅度小(仅有双键聚合反应的收缩因素)而难以消光。


本文将介绍,通过选择合适的消光粉,采用“聪明”的配方,有针对性的控制固化和设备参数,可以显著的影响消光程度、获得理想的消光效果。充分利用这些可用的影响因素,甚至有可能生产出全哑涂料。





1


根据漆膜厚度,选择合适的消光粉


通常,传统的溶剂型涂料体系随着膜厚的增加,哑光的涂层表面的光泽会提高,使得高膜厚的涂料体系难以消光。但是100% UV固化涂料中光泽随膜厚的增加而变化的现象与此并不一致。在一定的膜厚内,光泽随着膜厚的增加而提高,到一定的膜厚后,光泽反而会随着膜厚的增加而降低。



image.png


如图1所示,添加细颗粒的消光粉ACEMATT® OK 607和ACEMATT® 3600时,可以观察到,从膜重低于20g/m2开始,光泽随着膜厚的增加而降低;而添加粗颗粒的消光粉ACEMATT® HK 440时,至膜重为36g/m2处,光泽随着膜厚的增加而提高,如进一步增加膜厚,光泽也会随着膜厚的增加而降低。


将用一个模型来描述涂料的消光与膜厚的关系。用于模型中的二氧化硅消光粉是粗颗粒的ACEMATT® HK 440 和细颗粒的 ACEMATT® OK 607(仅作模型展示,并非UV首推),以大小均匀的球形粒子的理想状态呈现。该模型基于8%的体积收缩率。涂层体积收缩的同时,还需考虑到消光粉矩阵(二氧化硅网络)的收缩程度,这里定义相对收缩为收缩效率。


image.png


厚涂应用(55 μm),如下图2:假定8%的体积收缩率,50%的收缩效率,有效的体积收缩则为2 μm,漆膜表面固化时下降的最大高度为μm。ACEMATT® HK 440(14.5 μm),形成粗糙漆膜表面时仅露出消光粒子上端的一小部分、并伴有长波结构(如图3绿色区域),使60°角和85°角的光泽度值较高。与此相对,当使用细颗粒的消光粉ACEMATT® OK 607时,因为有效收缩(2 μm)差不多是ACEMATT® OK 607的粒径(4.4μm)的一半,形成粗糙漆膜表面时裸露出的消光粉部分较多(如图3橙色区域)导致更明显的短波结构,使60°角的光泽度明显偏低。然而, 由于漆膜收缩的高度差<2μm, 85°角的光泽度仍然较高。图3中理论假定与实际测定值的比较,显示该理论是有效的。


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薄涂应用(10 μm),如下图4:这里假定同样的8%体积收缩率,50%收缩效率,产生的有效收缩(漆膜表面固化时下降的最大高度差)却<0.5 μm,体积收缩对消光的影响变成的微不足道,消光粉自身粒径大小对消光的影响大大增强了。粗颗粒的消光粉ACEMATT® HK 440(粒径 14.5 μm),在模型中以单层粗颗粒的理想形态呈现(如图5绿色区域),因而形成一个非常显著的结构,导致60°和85°角的光泽较低。细颗粒的消光粉ACEMATT® OK 607仅可见平坦的结构(如图5橙色区域),该结构导致在两个测试角的光泽均较高。





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结论


(1)厚涂时,选择粒径细的(d50<5.5 μm)且经过表面处理的二氧化硅消光粉。

该应用首推ACEMATT® 3600——经过聚二甲基硅氧烷改性过的细颗粒的沉淀法二氧化硅消光粉,对涂料体系粘度影响小,不稳泡,开罐效果好,颗粒圆润,耐刮耐磨性好。

(2)薄涂时,推荐使用d50在0.5-1倍于涂膜厚度的二氧化硅消光粉。

该应用首推ACEMATT® 810——未经表面处理的粗颗粒的沉淀法二氧化硅消光粉,消光效率高,透明性好。





2


尽可能利用低聚物和单体的聚合反应


该方法中所涉及的影响因素包括:低聚物、单体、光引发剂、粘度、结构黏度、UV光谱类型、传送速度、固化累计能量、固化紫外强度、温度等。

这里仅展示我们对影响因素研究后的结论和配方建议。如欲了解背后机理等更多研究细节,请咨询我们技术人员获取技术简报TI 1399。


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结论


(1)低聚物:一个合适的变量是双键的密度,其由摩尔质量和官能度计算得出。一般来说:较高的双键密度,较好的消光能力。双键密度的影响随着涂层变得更厚而增加。

(2)单体:如果选用适合的单体,具有较低双键密度和较高黏度的低聚物也能被消光。具有线性长主链结构的单体有利于消光。

  (3) 光引发剂:光引发剂的选择非常重要。 “表面干燥光引发剂”如二苯甲酮,阻碍消光。相反,具有长波吸收光谱的光引发剂,如BAPO,有助于消光。合适的光引发剂混合物也可以最优化消光。随着光引发剂含量的增加,光泽也逐渐上升。

(4)结构黏度:结构黏度的增加有利于消光。

(5)光谱的类型、传送速度、固化累计能量:在低波段具有较高光谱部分的辐射源,如搀杂铁的高压汞灯,有利于消光。如果使用单独的辐射塬,随着累计能量的增加,光泽降低。当必须的累计能量通过设置(变量)辐射器的输出和传送速度来达到时,“低速下低累计能量“是优选的操作模式。采用双重固化方法(用专用的高压辐射源)固化是不可取的。对于照射所需的辐射能量,推荐使用经过单一辐射源发射的。如果几个辐射源串联使用,它们的辐射区域将重叠。

(6)涂料的温度:基材的类型对于涂料消光的影响也应加以考虑。预热被涂敷的基材,涂敷区域和涂料有助于消光。


标签:原材料固化剂技术中心
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