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UV涂料用二氧化硅消光劑的研究

   日期:2016-03-21     來源:中國涂料助劑網    瀏覽:1966    
核心提示:張 憶,張周赫,李春山 (北京航天賽德科技發展有限公司涿州分公司,河北涿州 072761)摘要 :介紹了UV 涂料中所使用的二氧化硅消

張 憶,張周赫,李春山 (北京航天賽德科技發展有限公司涿州分公司,河北涿州 072761)

摘要 :介紹了UV 涂料中所使用的二氧化硅消光劑,其各類型產品的性能特點及制備方法。給出了市售產品各項物化指標的對比,并分析其應用領域的特點。

關鍵詞:二氧化硅;消光劑;UV 涂料

中圖分類號:TQ 630.4 文獻標識碼:A 文章編號:1009-1696(2014)02-0004-03

0 ·引言

UV 固化涂料,即紫外光固化涂料,是指在紫外光照射下,可以發生光聚合或光交聯反應的特種涂料,是20 世紀60 年代發展起來的一種涂料品種。其特點在于能源消耗低、空氣污染小、固化速度快,適用于自動化流水線高速涂布的工業化大生產,特別是手機塑料外殼、手表、PVC 薄膜、木材家具、紙張等外形不規則、不能受熱的基材的涂裝。

基材的低光澤或亞光表面,以前都是采用一般溶劑型涂料來獲得。涂膜表面越粗糙,其光澤度就越低。若想獲得表面粗糙效果,通??梢酝ㄟ^改變涂膜的微觀結構,即通過溶劑的揮發獲得表面凹凸不平的效果。UV 固化涂料不同于常規的溶劑型涂料,其無溶劑的組成,使得其成膜過程的表面微觀結構中形成的不平整效果較少,需要另外添加消光劑來獲得亞光或低光澤涂層。

傳統溶劑型涂料亞光涂層的獲得,其消光劑的添加量通常在1%~4%,而在UV 涂料中,消光劑的添加比例通常較高,達到10% 以上,使得涂料對消光劑本身吸油值的敏感程度較高,即需要使用吸油量較低的產品,要求消光劑的吸油量在200~100 g 以下,盡可能地降低消光劑對涂料黏度的影響。此外,由于添加量大,UV 固化涂料對于消光劑的透明度要求也較高,加入體系中的消光劑不能影響最終成膜物質的透明度。消光劑在UV 固化涂料生產過程中的起泡問題也同樣需要注意。

針對上述UV 固化涂料固化時的特點,市售產品中已有專門用于此類涂料體系的消光劑。

1 ·二氧化硅消光劑的制備

二氧化硅消光劑的制備,有沉淀法和氣相法兩種生產工藝。氣相法的產品盡管透明性優異,但是由于生產中使用了四氯化硅和需要高溫條件,生產成本高,其市場售價通常是沉淀法產品的2~3 倍;沉淀法二氧化硅的原材料和生產工藝成本較低,獲得市場的普遍認可。

沉淀法生產二氧化硅的工藝,使用無機堿金屬硅酸鹽和無機酸溶液作為原材料,通常采用硅酸鈉和硫酸,其成本較低。在此類工藝中,有凝膠法生產的大孔硅膠產品和普通沉淀法生產的白炭黑產品,盡管同為沉淀法所生產的產品,由于生產過程控制環節的不同,其成品在孔結構上也有很大的不同(見表1),應用在涂料中的效果也不盡相同,通常選擇大孔硅膠工藝所制成的產品用于對光澤度等性能要求較高的涂料中,在獲得亞光效果的同時,對涂層的透明性影響較小。

 

 

通過蠟處理對二氧化硅消光劑產品進行表面改性,可以使涂層獲得良好的手感,在UV 涂料中,同時可以幫助消光劑在沒有溶劑揮發的體系中形成表面粗糙度。此類產品通常制成粒徑較小的顆粒在薄涂層中使用。與常規的溶劑型和水性體系一樣,不同粒度分布的二氧化硅消光劑產品在不同厚度的涂層中均有使用。

2· 實驗部分

選取市售常見的UV 涂料用二氧化硅消光劑進行對比,其物化指標如表2 所示。

 

 

在薄涂層中,表面改性的產品是必須的,通過蠟處理進行消光劑的表面改性,使得UV 固化涂料干燥過程中充分形成凹凸不平的表面效果,從而形成光的散射,最終達到消光的目的,表2 中所列國產產品1 可達到進口產品相同的消光效果。

在產品應用中,厚涂層的UV 固化涂料有時可以使用粒徑較大,且沒有經過表面改性蠟處理的產品,當涂層厚度較高時,表2 中所列的國產產品2 應用效果反而優于國產產品。

2.1 原料

樹脂:環氧丙烯酸酯;光引發劑:英力;單體:TPGDA(二縮三丙二醇二丙烯酸酯)、TMTPA(三羥甲基丙烷三丙烯酸酯);消光劑:10%。

2.2 設備

固化機:2 kW,實驗室用。

2.3 性能測試

以2 200 r/min 分散速度將上述原料充分分散均勻,用絲棒涂布形成平整涂層,采用固化機固化1~2 s,測試涂層干膜光澤度,結果見圖1。

 

 

由圖1 可見:采用不同濕膜厚度制成的涂層,其光澤度數值隨著涂層厚度的增加而降低。

3· 結語

國產二氧化硅消光劑產品在UV 固化涂料中的消光效果已與進口產品相當,但是在透明度、手感等方面有待提高,涂料分散過程中產生泡沫較多的問題也是研究重點。光固化涂料的應用前景廣闊,伴隨而來的亞光涂層所使用的消光劑產品的需求也日益增加,在產品開發和應用領域,仍需要生產企業和產品使用企業加大研究力度。

參考文獻

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