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    如何提高UV色漆的涂膜厚度?

    2023-06-23

      UV色漆由于顏料吸收紫外線的原因,所以現在一般只能低顏料含量或薄涂,怎么可以厚涂也能固化呢?今天提供一個思路,采用β-二羰基化合物樹脂來研磨色漿。

      β-二羰基化合物是指含有-CO-CHR-CO-結構的化合物,兩個羰基可以是酮羰基、酯羰基、醛羰基、酰胺羰基等,R基團可以為H、Cl、烷基等。常見β-二羰基化合物包括乙酰乙酸乙酯(EAA)、乙酰乙酸甲酯(MAA)、乙酰丙酮丙二酸酯等。兩羰基中間的CH或CH2結構由于受到羰基吸電子效應與共軛效應影響而表現出一定的酸性,pKa約為10,與苯酚酸性相當,在堿性環境下脫除一個質子,變為碳負離子,受鄰位羰基共軛影響,碳負離子異構化為烯醇負離子。一般來說,β-二羰基化合物在一定條件下可發生顯著互變異構,形成烯醇二炭基化合物互變平衡。

      β-二羰基化合物析出互變異構傾向受溶劑環境影響較大,一般而言弱極性和非極性環境有利于形成互變異構體,而高極性溶劑不利于發生烯醇互變異構。

      烯醇結構很容易與缺電子雙鍵發生邁克爾加成反應,因而,acac、EAA等β-二羰基化合物能以較高的效率對丙烯酸酯雙鍵進行邁克爾加成,形成含有季碳二羰基結構的加成產物,例如 TMPTA與acac在堿性催化條件下的加成反應。

      邁克爾加成樹脂保留部分丙烯酸酯基團,用于光交聯,加成結構對紫外光有一定敏感度,于紫外輻照下產生自由基,引發聚合交聯,屬于一類新型、但最具直接應用價值的自引發UV固化樹脂。其合成設計完全基于β-二羰基化合物與多官能丙烯酸酯單體(或樹脂),常用的TMPTA、 TPGDA、HDDA、 EOTMPTA等活性單體經常用以合成邁克爾加成樹脂,官能度較高時,須注意凝膠產生。單官能丙烯酸酯單體有時也少量使用,用以調節加成產物結構和性能。相對分子質量較大黏度較高的光固化樹脂用來合成邁克爾加成低聚物更能夠獲得應用性能俱佳的新固化樹脂。加成反應后,樹脂保留部分丙烯酸酯基團,相對分子質量增大,交聯結構改變,固化膜綜合性能往往提高。

      出于防止凝膠化的考慮,光固化樹脂一般很少使用三官能、四官能或更高官能度樹脂,而較多采用雙官能樹脂。

      環氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚硅氧烷丙烯酸酯等都可用來進行邁克爾加成,獲得性能突出的新型樹脂。合成設計中引入少量丙烯酸酯化的活性胺,使活性胺進入到部分邁克爾加成樹脂結構上,可以提高應對氧阻聚的能力,增強自引發效率。

      合成邁克爾加成樹脂的工藝條件非常重要。原則上,堿性物質都可作為該反應的催化劑,包括無機堿、有機堿等,一般的苛性堿、碳酸堿作為催化劑,容易導致凝膠,不能直接使用。叔胺類催化劑,三乙胺、吡啶、N,N-二甲基芐胺等都可高效率催化上述邁克爾加成反應,反應溫和,但產品顏色較深,加速老化過程中較容易出現凝膠,貯存穩定性不良。如果在反應結束后能夠將堿性催化劑從產物中分離出來,則對產品的穩定性有利。例如,將氟化鉀、氟化銫等堿性催化劑負載于中性氧化鋁固體顆粒上,行使完催化作用后,在產物黏度不是太高條件下,通過熱壓濾方式,可將固體催化劑與產品樹脂分離,防止進一步發生負面作用。

      這類基于β-二羰基化合物與丙烯酸酯邁克爾加成的光固化樹脂,其感光結構特征顯然不同于傳統光引發劑,分子結構設計上可以完全沒有芳環。對這類光固化樹脂自引發聚合原理進行研究,發現加成產物在290mm附近出現較強吸收,可有效利用汞燈280~320nm區間的較強紫外輻射,而一般丙烯酸酯單體或樹脂在此波長附近沒有吸收。

      邁克爾加成樹脂因其自身感光活性,現已部分用于UV色漆、UV油墨的配方,為使光固化效率達到理想水平,可以在配方中使用很少量的光引發劑,但用量相對于傳統UV色漆和UV油墨已經非常少,在光引發劑殘留、氣味等方面已大為改善。另一方面,該類自引發樹脂應用于UV色漆、UV油墨時,配方體系中的顏料含量可以增加,提高色漆、油墨遮蓋力,而又不降低固化性能,這對當前UV色漆須以低顏料含量配方多次涂覆的工藝可起到改善作用,簡化工藝操作。對邁克爾加成樹脂進行結構設計,引入少量非離子強親水基團,可賦予樹脂適當的乳化性能,能夠作為UV膠印油墨的主體樹脂使用。邁克爾加成樹脂結構設計靈活,性能易于調節,是目前應用最為成功的自引發樹脂。

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