加入收藏
您好,欢迎光临上海苍洪实业有限公司!
021-3352 3756
13341629880

  20  专注高分子材料抗紫外线、抗黄变

值得收藏!如何合理选择UV光固化涂料配方中的光引发剂?

   在光固化体系中,光引发剂是关键组分之一。光引发剂吸收辐射能量,经过化学变化,产生具有引发聚合能力的活性中间体,如自由基或阳离子的物质。在实际生产中,使用的多是产生自由基的自由基光引发剂,产生阳离子的阳离子光引发剂非常少。

       自由基光引发剂按光引发剂产生活性自由基的作用机理不同,主要分为两大类:裂解型自由基光引发剂,也称Ⅰ型光引发剂(如前文章“谈谈裂解型光引发剂的结构及特点(一)”);夺氢型自由基光引发剂,又称Ⅱ型光引发剂(如前文章“夺氢型光引发剂及其主要两种类别简述”)。

   常用的裂解型光引发剂从结构上看多是芳基烷基酮类化合物。市面上常见的牌号有:184, 2959,651,907,369,1173,819,TPO,MBF,754等;常用的夺氢型光引发剂从结构上看,都是二苯甲酮或杂环芳酮类化合物。市面上常见牌号有:BP,ITX,2-EA,夺氢型光引发剂需要助引发剂配合使用,常用的助引发剂主要是活性胺和叔胺型苯甲酸酯。

  光引发剂种类是如此之多,那么在实际的UV光固化涂料生产中如何选择合适的光引发剂呢?光引发剂在光固化产品中能否有效地引发聚合反应,最终达到所需的性能,取决于光引发体系与辐照条件、产品组分相互协调,根据自身生产工艺和产品配方选择相应的光引发剂至关重要。

   一、光引发剂的吸收光谱和光源发射光谱相匹配。

       市面上常用的光源有汞灯,LED灯,无极灯,金属卤素灯等,在选择光引发剂的时候,要根据光源发射光谱选择对该光谱有较大吸收的引发剂。其中汞灯使用最广泛,发射波谱在200-450 nm,属于通用型;LED灯在低能量固化项目中有广泛应用,发射波长集中在365/375/385/395/405nm。

  以案例来说明:在甲油胶配方中,常见美甲灯灯管分两种,荧光灯管和LED灯管。荧光灯管发射光谱在370-420nm,LED灯管发射光谱在365nm/395nm左右。两种灯管发射光谱都属于长波区,需要选择吸收光波长较长的引发剂。

  

      如左表所示是各种常见光引发剂的吸收峰。如需达到理想的引发效果就要选择吸收峰在365nm以上的光引发剂,例如TPO,819等。784虽然吸收峰波长较长,但其本身价格太高市场使用较少。在实际测试比较中,所有光引发剂中TPO和819效果最好,与预测效果一致。



      二、有色体系深层固化时光引发剂选择。

  在有色体系,尤其是深色体系中,颜料本身会吸收一部分紫外光能量,导致紫外光无法穿透漆膜,深层的光引发剂无法吸收足够能量来引发聚合,最终会造成膜层深层固化不良,轻者附着力下降,严重的会造成表面起皱,影响膜膜表观以及物化性能。在紫外光波段中,波长越长穿透性越强,越容易到达漆膜深层,而短波则不易到达漆膜深层。漆膜深层如果没有长波光引发剂吸收光源长波带来的能量,就很难引发聚合。因此在有色体系中,深层光引发剂是必不可少的。参照上表,可以选择TPO/819/651等长波光引发剂与184/1173等短波光引发剂复配使用,效果较好。

       实际案例中,在UV单涂色漆中,黑色体系容易出现附着力不良,百格掉漆的现象。在配方中增加1.5%的光引发剂819后,漆膜附着力明显增加,说明819对深层固化起到促进作用。另外在黑、白色体系中,907/ITX+184复配,369/ITX+184复配,复合使用的效果也非常突出。

       三、对黄变有要求的体系光引发剂选择。

      在有些清漆和白色体系中,耐黄变是考察漆膜性能的一项重要指标,除了选择抗黄变性能好的树脂、单体以外,光引发剂引起的黄变也应该尽量避免。光引发剂共轭结构中如存在N-二甲氨基这样的取代基,辐照黄变倾向一般比较高,同样在活性胺结构中存在这种取代基,也将导致黄变加重。


  如左表是在以丙氧化季戊四醇三丙烯酸酯为主体,不加光引发剂为空白参照的,各光引发剂黄变指标。从表格可以看出,184、1173、754、MBF均为黄变较小的光引发剂,为清漆和白色体系配方的最佳选择。




       四、光引发剂在活性稀释剂和低聚物中有合适的溶解性能。

       良好的溶解性能是将光引发剂添加到体系中的重要前提,越好的相容性,体系配方越稳定。以下是一些光引发剂在常用溶剂和单体中的溶解性能。


       近年来涂料水性越来越多,水性UV也备受重视。目前市场上在水中有较大溶解度的产品屈指可数,已经商品化的有:KIPEM,819DW,BTC,BPQ,QTX等,2959在水中溶解度可达到1.7%,也可用于水性UV产品。

     

       五、 UV-LED光引发剂的选择 。

  UV-LED光源是近年来发展很快的光固化设备,因其节能环保,不损伤基材备受欢迎。下面阐述怎样对UV-LED固化中选择合适的光引发剂。

  首先,要选择吸收峰和光源发射光谱匹配的光引发剂。



   如左图可以看出UV-LED光源的发射光谱在360-405nm之间,在365nm、375nm、385nm、395nm、405nm处强度最高,这些都属于长波区,应优先使用长波光引发剂。

  通过进一步测试,在365nm,385nm,395nm波长处,分别找到了吸收率最高的几款光引发剂。从效能上讲,DETX和EMK为UV-LED光源最优光引发剂。

       尽管从效能上看,我们已经找到了不错的两款光引发剂来解决UV-LED固化的问题,但是实际应用却存在其他困难。许多光引发剂因可能对环境或人体健康造成损害而被限制使用。目前在UV-LED光引发剂中有Omnipol TX,Omnipol 910,IHT-PI 389等环境友好型产品可供使用。

暂无评论!
我要评论 只有购买过该商品的用户才能评论。

友情链接:化工网  

电话号码: +86-21-3352 3756

传真:        +86-21-51861293

邮箱:         sales@schcnc.com

地址:上海市松江区横港路155弄204号

官网二维码
扫一扫加微信
  • QQ咨询
  • 电话咨询
  • 133 4162 9880
  • 021-3352 3756