光固化涂料的特性及应用

生物基 PUA
原料易得、可再生且对自然环境友好是生物基PUA的显著优 势，但目前生物基材料的研究还处于发展阶段，生物基多元醇 的种类有限，大大限制了生物基PUA发展.
2.5 改性聚氨酯丙烯酸酯
有机氟改性聚氨酯丙烯酸酯
有机氟改性的PUA大多是WPUA。缩聚共聚法可以控制预聚物的相对分子质量 和分子结构，可调节相对分子质量分布；核壳乳液聚合法则是基于已合成的 WPUA，将含氟的乙烯基类单体与其共聚，形成具有核壳结构的WFPUA
2 Part
UV固化PUA涂料
2.1 UV固化PUA涂料
UV 固化 PUA 涂料
聚氨酯丙烯酸酯（PUA）是目前UV固 化涂料中应用十分广泛的一类树脂，由 丙烯酸羟烷酯封端聚氨酯制得。其分子 中既含有碳碳双键又含有氨基甲酸酯键， 所以它固化前具有很好的反应活性和卓 越的光学性能，固化后具备良好的附着 力、柔韧性、耐磨性、耐药品性以及耐 候性。不仅固化膜性能好，而且固化成 膜时只有少量甚至无VOC挥发，对环境 十分友好。
1.6 UV涂料特点
耗能低 节省能源 固化速度快 生产效率高
涂层性能优秀
无溶剂排放 不污染环境 可涂装对热敏感的基材 所需设备体积小 投资低
1.7 UV涂料应用
应用基材 竹木
塑料 纸张 光纤 金属
应用领域
地板 家具
PVC天花板、PVC隔板、PVC地板 摩托、汽车部件
手机、家电、电脑部件 高档书刊封面、请柬、礼品工艺品
包装
光线成缆
钢材防腐、预涂金属卷材、易拉罐 加工
使用目的 防止涂层出现气泡
耐磨耐污耐擦伤 高级质感
耐磨、耐污、美观
耐水、耐潮、耐刮伤
保护光学性能 耐磨、耐污、美观
1.8 UV涂料分类
粉末涂料
V S
UV固化粉末涂料是粉末涂料技术 与紫外光固化技术相结合的一项 新型涂装技术。UV固化粉末涂料 的熔融流平与固化是两个独立的 过程，先使粉末颗粒通过红外辐 射加热熔融流平，之后再进行紫 外光辐射固化，从而可以得到平 整光滑的涂膜。广泛用于热敏基 材(如纸张、橡胶、塑料)等的涂装。
3.3 扩大应用领域
汽车工业和航空航天工业
01
IT产业、信息产
建材涂装
业、影像技术产业
05
发展 02
领域
04
03
食品和药品 的包装印刷
UV-LED 光源
Thanks
汇报人：陈佳铭Байду номын сангаас导师：高延敏
光引发剂 助剂
原理
又称光敏树脂，是UV固化涂料的主要成膜物质，是 决定涂料性质和涂抹性能的主要成分
是一种功能单体，用于调节UV固化涂料的黏度，控 制涂料固化交联度，改善涂料的物理机械性能，与
参与固化成膜
UV固化涂料的重要组成部分，起作用是吸收紫外光 后引发化学反应，形成涂膜。引发剂是决定UV固化
涂料固化程度和速度的主要因素
2.3 合成方法
方法 1
溶液 聚合
采用活性稀释剂代替传统溶剂使用，此种方法 更环保，后处理简单，但活性稀释剂含双键， 受热易聚合，可能会影响后续光固化活性
2 本体 聚合
优点是产物纯度相对较高，后处理简单且污染很 小；缺点是反应后期体系黏度很大，反应热不能 及时转移，可能会导致不饱和双键的热聚合
2.4 新型聚氨酯丙烯酸酯
1.3 UV涂料简介
光固化涂料又称光敏涂料，是以紫外光为涂料固化能源，不需加 热，可在纸张、塑料、皮革和木材等易燃底材上迅速固化成膜
主要由光敏树脂、光敏剂 （光引发剂）和稀释剂组 成，同时加入一些添加 剂，如热稳定剂，制备色 漆时加入颜料和填料
1.4 UV涂料组成
UV涂料组成 低聚物
活性稀释剂
新型 PUA
WPUA
水性聚氨酯丙烯酸酯(WPUA)用水替代传统UV固化涂料中的活 性稀释剂，很好地解决了小分子活性稀释剂部分挥发导致的刺 激性、毒性和不安全性等问题，是近几年研究热点。
HPUA
超支化聚合物(HPUA)的支化点要比普通线型聚合物多很多，因 此分子链更容易伸展，不易缠结，相对分子质量的增加对体系 的黏度影响不是很大，使用时无需很多稀释剂；其端基众多， 若将其端基全部官能化，可以获得许多性能各异的功能材料。
2.2 PUA涂料组成
多异氰酸酯
主要有芳香族与脂肪族2种，芳香族PUA涂膜力学性能优异，而脂肪族 PUA涂膜具有良好的柔韧性能和光稳定性
长链二（多）元醇
长链二醇主要是聚酯二元醇与聚醚二元醇，用聚醚二元醇制得的PUA 柔韧性很好；用聚酯二元醇制得的PUA具有卓越的耐热性和机械性能
丙烯酸羟烷酯
丙烯酸羟烷酯根据C＝C双键数目差异有单官能与多官能之分，随着官 能度的提升，涂料固化速度加快，交联度提高，力学性能增强，但柔韧 性下降
光固化涂料的特性及应用
汇报人：陈佳铭 导师：高延敏
目录
CONTENTS
涂料特性
UV固化 PUA涂料
发展现状
1 Part
涂料特性
1.1 光化学原理
紫外线的波长 通常在5～400 nm，见图1。 但对光源来说 很难保证能 提供单色光， 即使是单色光也 很难控制在较窄 的波长范围内，即使使用滤透片。
西欧 北美 中国 亚洲（除中国) 其他国家
3.2 我国发展现状
在改革开放的国策指导下，我国国民经济获得高速发展，先后超过德国、日本， 成为仅次于美国的世界第二大经济体。为了不牺牲环境，保持国民经济健康、 快速、可持续的发展，国家出台了许多政策，坚决关停并转重污染企业和耗能 大户，特别倡导环保减排的绿色经济和节能降耗的低碳经济，这也为节能环保 型的 UV 涂料发展提供了机遇。
水性涂料
UV固化水性涂料可以使用相对分 子质量很高的齐聚体以提高对某些 基材(如金属)的粘附力并提高固化 膜的其它物理性能；体系的粘度可 用水来调节，避免由活性稀释单体 引起的收缩；可以得到极薄的涂层， 且设备易于清洗；水烘干后在辐照 之前就可以得到触干的涂层，这样 可以用于三维物体的表面固化，这 种辐照之前就触干的涂层减少了灰 尘的吸附并且能在固化前对涂层的 缺陷进行修补。
有机硅改性聚氨酯丙烯酸酯
2种制备方法：第一种是用端羟基聚硅氧烷部分甚至全部代替传统的聚醚或聚 酯类长链二醇参与到反应中，使传统PUA的主链上引入硅元素；第二种是用合 成的PUA预聚体与含硅的活性单体共聚，使固化后的网络体系含有硅元素
纳米改性聚氨酯丙烯酸酯
有机/无机杂化材料是一种新型热门材料，其中既包含了无机纳米粒子又包含 了有机化合物，两者通过物理或化学作用很好地结合在一起，因此该材料综合 了有机与无机材料的优点，性能优异。将无机纳米粒子添加到PUA预聚物中可 以增强涂膜的热稳定性、硬度和耐磨性
图2是常见的2种UV灯光源的波长分布情况。 对半导体最常采用的是365nm为吸收峰 的UV膜，在此波长范围内的紫外光最能 有效使粘附层的胶变性失去原先的粘性， 与此波长相差越大则对胶的改性作用越弱。 在生产中，一般选用低电压、光源辐射均匀、 发热少和光源价格低而寿命长的灯光源，萤光紫外灯成了首选。
1.2 UV固化原理
•光固化反应 紫外线光（UV）固化是利用光引发剂的感光性，而光的吸收本质是光的能量转移到
吸光物质（光引发剂），使吸光物质分子由低能量状态转化到高能量状态，光引发剂被引 发，产生游离子基或离子，这些游离基或离子（活跃成分）与预聚体或不饱和单体中的双 键起交联反应，形成单体基因，这些单体基因开始连锁反应生成聚合体固体离分子，一个 完整的固化过程结束。分为光引发自由基聚合和光引发阳离子聚合。 •光引发自由基聚合 •由光引发、链增长、链转移和链终止组成 。 （1）自由基光引发剂受到UV照射后，激发分解产生自由基 （2）链引发：引发剂产生的自由基引发树脂和单体分子的不饱和双键产生新的自由基 （3）链增长：由树脂和单体产生的自由基可以继续引发树脂和单体分子中的不饱和双键 产生自由基，进行自由基连锁反应 （4）链终止：化学反应中，由于自由基含有未偶化电子，非常活泼，极易倾向于其他自 由基偶合或发生酸化作用，使链反应终止。 上述反应结果，生成高分子化合物，使胶液转变为固体。
改善涂料与涂膜性能，增加紫外光敏感性，降低施 工难度
1.5 UV涂料原理
传统的涂料固化通常是通过加热即物理干燥的方法除去 高分子溶液中的溶剂，得到硬化的漆膜。
UV固化则是利用紫外光的能量引发涂料中的低分子预 聚体或齐聚体及作为活性稀释剂的单体分子之间的聚合及 交联反应，得到硬化漆膜，实质上是通过形成化学键实现 化学干燥 。
3 Part
发展现状
3.1 全球市场分析
➢ 西欧是最大的UV固化涂料 市场，其80％的光固化涂 料用在木器和印艺
➢ 北美地区，主要以印艺为主 ➢ 亚洲（不包括中国），30
％-40％用在薄膜抗腐蚀、 印刷板、半导体 ➢ 中国，主要用在竹木、纸张 以及塑料制品领域
全球市场分析
5%
20%
28%
23% 24%
光固化技术的发展促进了光固化原材料和光固化产品的研发，新的 UV光源、新的光固化技术和光固化涂装新工艺的使用，使UV涂料 的新品种不断增加，UV涂料的应用领域不断拓宽。除了在UV涂料 传统的品种，如光固化木器涂料、光固化塑料涂料、光固化纸张涂 料等领域继续扩大生产和应用外，还需在以下领域研发新产品，拓 展新的应用途径，实现新的突破。