光功能高分子光固化涂料
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
光功能高分子材料
吸收光能后的活化。当分子吸收光能后，只要有足
够的能量，分子就能被活化。
分子的活化有两种途径，一是分子中的电子受
光照后能级发生变化而活化，二是分子被另一光活
化的分子传递来的能量而活化，即分子间的能量传
递。下面我们讨论这两种光活化过程。
5 分子的电子结构 按量子化学理论解释，分子轨道是由构成分子
电荷转移跃迁示意图
在分子间的能量传递过程中，受激分子通过 碰撞或较远距离的传递，将能量转移给另一个分 子，本身回到基态。而接受能量的分子上升为激 发态。因此，分子间能量传递的条件是： (1) 一个分子是电子给予体，另一个分子是电 子接受体； (2) 能形成电荷转移络合物。
分子间的电子跃迁有三种情况。 第一种是某一激发态分子 D* 把激发态能量转 移给另一基态分子A，形成激发态 A*，而 D*本身 则回到基态，变回 D。A* 进一步发生反应生成新 的化合物。
300 200 100
X射线 γ射线
10-1 10-3
化学键键能
化学 键能 /(kJ/mol) 键 O－ O N－ N C－ S C－ N 138.9 160.7 259.4 291.6 化学 键 C－Cl C－ C C－ O N－ H 键能 /(kJ/mol) 328.4 347.7 351.5 390.8 键能 /(kJ/mol) 413.4 436.0 462.8 607
化学键
C－ H H－ H O－ H C=C
2 光的吸收 发生光化学反应必然涉及到光的吸收。光的吸
收一般用透光率来表示，记作T，定义为入射到体
系的光强I0与透射出体系的光强I之比：
T I Io
如果吸收光的体系厚度为l，浓度为c，则有：
光固化涂料性能评价
光固化涂料性能评价光固化涂料的品质可以从多个方面进行评价，包括固化前的液状性能、固化交联性能及固化后的各方面性能。
第一节固化前液状性能①表观光固化涂料外观一般为无色或微黄色透明粘液，大多有较强的丙烯酸酯气味，固化后该气味应基本消失。
涂料本体应均匀，不含未溶解完全的高粘度结块，这在光固化涂料的调配过程中比较重要，高粘度树脂或固体树脂应均匀溶解于稀释单体中。
因溶解不完全的团块也多半成透明状，肉眼不易发现，最好在涂料装罐前将其通过较细的纱网，虑掉非均匀团块，同时也可将可能的固体杂质除去。
涂料原材料中应不含灰尘等杂质，调配及施工现场注意防尘，特别是对涂层美观程度要求较高的场合，更需注意避免不溶性杂质的带入。
灰尘及不溶性颗粒不仅本身使固化涂层表面不均匀，还可能妨碍涂料对基材的润湿，诱发针孔、火山口等漆膜弊病。
涂料储存过程中如果黄度加深，说明原材料品质可能有问题，或组分搭配方面出问题，主要从这两方面查找原因。
储存环境是否恰当也应加以考虑。
②粘度及流变性光固化涂料根据使用场合和涂装工艺不同，粘度可以从数百至近万厘泊。
一般而言，低粘度涂料有利于涂装流平，但也容易出现流挂等弊病。
光固化涂料较低的粘度意味着使用过多量的活性稀释剂，活性稀释剂丙稀酸酯基团的含量相对较高，聚合收缩率往往高于主体树脂（低聚物），配方中大量单体的存在容易导致体系整体固化收缩率较高，不利于提高固化膜的附着力。
涂料过稀，刮涂或辊涂将获得较低的膜厚，而且在平整度不高的涂装表面容易出现涂层厚薄不均匀的现象，涂料流动太快，底材低洼部分膜层较厚，凸起部分膜层较薄。
粘度较高时不利于涂展，膜层流平所需时间较长，不符合光固化涂料高效快捷的施工特点，添加流平助剂可作适当改善。
大多数光固化涂料表现为牛顿流体，不具有触变性，在添加有诸如气相二氧化硅等触变剂的体系中，静态粘度可以很高，甚至成糊状。
但随剪切时间延长和剪切速率增加，粘度有所降低。
适当的触变性可以很好的平衡流挂与流平的矛盾。
功能高分子化学-16(光敏高分子-2)
二、光致变色储存信息及可逆光调节作用的基本原理 光致变色储存信息基本原理： 理想光致变色物质作为存储介质需具有两个光吸收带，
1 状 态 1 状 态 2 2
正光致变色：λ 2> λ1 负光致变色：λ1> λ2
三、主要光致变色高分子 制备光致变色高分子的途径： • 将光致变色结构单元连接到高分子主链或侧链上 • 小分子光致变色材料与聚合物共混 1、含硫卡巴腙结构型
一、光致变色基本原理
光致变色
polymer)
光 化 学 过 程 变 色 :顺 反 异 构 反 应 、 氧 化 还 原 反 应 、 离解反应、环化反应、氢转移互变异构化反应。
photochromism
光物理过程变色：某些处于三线态的物质允许进行三线态－三线态的跃 迁，此时伴随有特征吸收光谱的变化而导致变色
N H
H 2O
N CH2
*
OCHCH2
n
*
柔性良好的聚环氧丙烷咔唑
Z N
Z=0, R =0,
R:
H , -C H M e E t, -N O 2 , -S O 3 -O (C H 2 ) 8
R
Z : -(C H 2 ) n ,
功能分离多层结构形式:
载流子传输层
载流子发生层 载流子阻挡层 铝基材
激光打印机中使用的光导材料:
偶氮类(酞菁类)化合物+ 聚合物
邻氯双偶氮颜料
光导聚合物的应用－图像传感器
图像传感器是利用利用光导电特性实现图像信息的接受与 处理。 工作原理：
光导材料： MEH-PPV与C60衍生物的复合体，聚3－辛氧基噻吩C60衍 生物的复合体等。
6、含噻嗪结构型 氧化态通常为蓝色, 还原态无色
光固化涂料
光固化涂料祁玲玉材料学院高分子091 09402103摘要：光固化涂料主要指在紫外光照射下迅速交联固化成膜的一类新型涂料，因其高效涂装固化和环境友好特征，已为世界涂料行业认可，近年来发展很快。
目前，光固化涂料已由当初仅适用于木器涂装，拓展到现在大量应用于纸张、塑料、金属、玻璃、陶瓷等多种基材，而且正朝着功能化方向发展。
本文从介绍光固化涂料原料以及所用设备开始，着重介绍了光固化涂料的组成，应用，特点性能以及发展前景等。
本文适用于从事涂料行业以及高分子辐射化学与辐射加工的工程技术人员阅读，参考。
关键字：组成，应用，特点，性能，面临挑战。
一、光固化涂料的组成（1）光引发剂自由基光引发剂有分裂型和提氢型两类，分裂型自由基光引发剂受光激发后，分子内分解自由基，是单分子光引发剂，例如安息香醚类；提氢型需要与一种含活泼氢的化合物配合，耐高温漆通过夺氢反应形成自由基，是双分子光引发剂，例如二苯甲酮类。
安息香双甲醚与许多单体或预聚物有良好的混溶性，并且没有活泼的氢原子，具有优异的贮存稳定性和热稳定性。
光解生成的二甲氧基苯甲可进一步分解成活泼的甲基自由基，从而有效地引发聚合。
二苯甲酮以叔胺（如三乙醇胺）作为活性供氢体，具有很高的固化速度。
米蚩酮与二苯甲酮组合，可得到一种非常便宜而高效的引发体系。
但米蚩酮自身具有颜色和毒性的缺点，可采用N，N-二甲乙氨基二苯甲酮作为代替。
阳离子光引发剂都是鎓盐，这是一种高效、稳定、非吸水性的光引发剂，在光照下分解成粒子基和自由基，可同时引发阳离子聚合和自由基聚合。
例如二芳基碘鎓盐、三芳基硫鎓盐和二茂铁盐在紫外光固化中都已有应用，但实际使用常采取复合光引发剂来扩展吸收峰范围，提高光固化效率。
（2）光固化树脂自由基固化树脂是含不饱和官能团的预聚物。
例如环氧丙烯酸酯、丙烯酸氨基甲酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯预聚物。
双酚A型环氧丙烯酸酯预聚物分子结构中含有苯环，赋予漆膜高硬度、高光泽、优异力学性能和耐化学品性能，但耐候性差，脆性大；丙烯酸聚氨酯预聚物分子中的氨酯键使得高聚物分子链间能形成氨键，涂膜具有优异的柔韧性、耐磨性、耐化学品性和耐高、低温性能，两种预聚物若配合使用，可得到性能互补的光固化涂料。
光功能高分子材料
光功能高分子材料光功能高分子材料是指能够对光进行传输、吸收、储存、转换的一类高分子材料。
这类高分子材料主要包括感光性树脂、光致变色材料、光降解材料及光导纤维。
感光性树脂是在光的作用下能迅速发生光化学反应 ,引起物理和化学变化的高分子。
这类树脂在吸收光能量后使分子内或分子间产生化学的或结构的变化。
吸收光的过程可由具有感光基团的高分子本身来完成 ,也可由加入感光材料中的感光性化合物(光敏剂)吸收光能后引发光化学反应来完成。
感光性树脂在印刷布线、孔板制造、集成电路和电子器件加工、精密机械加工及复印、照相等方面的应用愈来愈广泛。
含有光色基团的化合物受一定波长的光照射时发生颜色变化 ,而在另一波长的光或热的作用下又恢复到原来的颜色 ,这种可逆的变色现象称为光色互变或光致变色。
已经知道 ,硫代缩胺基脲衍生物与汞(Hg)能生成有色络合物 ,是化学分析上应用的灵敏显色剂。
在聚丙烯酸类高分子侧链上引入这种硫代缩胺基脲汞的基团 ,则在光照时由于发生了氢原子转移的互变异构 ,发生变色现象。
迄今为止 ,光致变色高分子的应用开发工作尚处在起步阶段 ,但其应用前景是十分诱人的。
光致变色材料在全息记录介质、计算机记忆元件、信号显示系统、感光材料等方面有广泛的应用。
例如 ,可作为窗玻璃或窗帘的涂层 ,从而调节室内光线;可作为护目镜从而防止阳光、激光以及电焊闪光等的伤害;在军事上 ,可作为伪装隐蔽色或密写信息材料;还可作为高密度信息存储的可逆存储介质等。
我国已把光致变色材料列入 863 高科技计划 ,国内一些单位已相继开展这方面的工作并已取得可喜的成果。
为了解决高分子废弃物所造成的公害 ,研究了用时稳定 ,不用时在阳光暴晒下能发生降解的光降解高分子。
要实现这种光降解 ,一是直接合成能被光降解的高分子;另一种方法是加入能促进降解的试剂。
在聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯中加入 0105 %的光降解剂(如乙醛基水杨酸的铁、锰、铜盐) ,约经100h ,这些聚合物就发生降解。
功能高分子材料-4(感光)
N + N2
18
19
（a）水溶性芳香族双叠氮类感光高分子
N3
CH CH
N3
SO3Na
SO3Na
4, 4'-二叠氮芪 -2, 2'- 二磺酸钠
N3 NaO3S
N3
SO3Na
1, 5-二叠氮萘 -3, 7-二磺酸钠
它们可与水溶性高分子或亲水性高分子配合组 成感光高分子。常用的高分子有聚乙烯醇、聚乙烯 吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、甲基纤维素、乙烯醇—马 来酸酐共聚物、乙烯醇—丙烯酰胺共聚物、聚乙烯 醇缩丁醛、聚醋酸乙烯酯等。
是真正的感光性高分子。因为在这些材料中，高分 子本身不具备光学活性，而是由小分子的感光化合 物在光照下形成活性种，引起高分子化合物的交 联。在本节中将介绍真正意义上的感光高分子，在 这类高分子中，感光基团直接连接在高分于主链 上，在光作用下激发成活性基团，从而进一步形成 交联结构的聚合物。
23
（1）感光基团的种类
O CH CH C
O
或
C CH CH
+N
CH CH
CO C N
CO CH
N3 ,
SO3N3
N2+
300~400
250~400
视R而定 200～400 260～470 300～400
25
（2）具有感光基团的高分子的合成方法 通过高分子反应在聚合物主链上接上感光基团 通过带有感光基团的单体进行聚合反应而成
2
所谓光致抗蚀，是指高分子材料经过光照后， 分子结构从线型可溶性转变为网状不可溶性，从而 产生了对溶剂的抗蚀能力。而光致诱蚀正相反，当 高分子材料受光照辐射后，感光部分发生光分解反 应，从而变为可溶性。
光功能高分子的性能特点及应用
3．光氧化降解 聚合物在吸收光能后分子链是否断裂取决于吸收波长的能 量，与聚合物的键能，一般照射到地面的日光波长在 300nm上，所以聚合物分子多数场合下不解离，只呈激发 态，激发态分子可以发生反应。 聚合物的光降解过程中常伴随有氧的存在，因而，高分子 在空气中的光照射断裂是按光氧化降解机理进行的，其过 程为：高分子吸光后激发为单线态（S1）单线态再转变为 S1 寿命较长的三线态（T1），它与空气中的氧分子反应，生 T1 成高分子过氧化氢，后者很不稳定，在光的作用下很容易 分解为自由基。
(2)光致变色材料的应用 • 光致变色材料作为光敏性材料用于信息记录介质等方面具 有以下优点：操作简单，不用湿法显影和定影，分辨力非 常高，成像后可消像、能多次重复使用，响应速度快，缺 点，灵敏度低，像的保留时间
应用可归纳为以下几个方面： • ①光的调控和调变：用这种材料制成光色玻璃可以自动控 制建筑物和汽车内光线，做成护眼镜，以防止原子弹爆炸 产生的射线和强光对人眼的损害，还可做成照相机自动滤 光的滤光片，军用机械的伪装。 • ②全息记录介质。 • ③计算机记忆元件：光色材料的显色和消色的循环变化可 用来建立计算机随机记录元件，能记录相当大量信息。 • ④信号显示系统：光色材料用作宇航指挥控制的动态显示 屏，计算机末端输出的大屏幕显示，有广阔的前景，同时 也是军事指挥中心的一项重要设备。 • ⑤辐射计量仪：光色材料用作强光的幅射计量仪，可以测 量电离辐射紫外线、X射线和γ射线等； • ⑥感光材料：光色材料感光度较低，而且有些化合物只对 紫外线敏感，但已用于印刷方面，如制版。 • ⑦利用光色反应来模拟生物过程，生物反应是一种很好的 途径。 • ⑧防伪材料、防伪油墨、防伪印刷、防伪标签。
光学功能高分子材料
32
以硅基片的制备为例：在表面有SiO2的硅片上涂上一层光刻胶， 干燥后加上一层掩膜进行曝光，这样曝光区与非曝光区的光刻胶膜就 发生了溶解度差异：
33
34
（一）光致抗蚀剂的分类
光致抗蚀剂按其光化学反应可分为光交联型和光分解
型。
根据采用光的波长和种类不同可以分为可见光刻胶、 紫外光刻胶、放射线光刻胶、电子束光刻胶和离子束光刻胶
分子量较小的低聚物，或者为可溶形线形聚合物，在分子量 上区别于一般聚合树脂和可聚合单体，为了取得一定的黏度 和合适的熔点，分子量一般要求在1000-5000之间。
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4.2.1 光敏涂料预聚物
光敏涂料预聚合物是光敏涂料中最重要的 成分之一，涂层最终的性能，如硬度、柔韧性、 耐久性及黏附性等，在很大程度上与预聚物有 关。
重 铬 酸 盐 + 高 分 子
12
根据其在光参量作用下表现出的功能和性质分类：
（1）高分子光敏涂料 （2）高分子光刻胶 （3）高分子光稳定剂 （4）高分子荧光（磷光）材料
（5）高分子光催化剂
（6）高分子光导材料 （7）光致变色高分子材料
（8）高分子光力学材料
13
3.3 光学高分子体系的设计与构成
3、激发态的猝灭
4、分子间或分子内的能量转移过程
5
表 2 —1
光线名称 微 波 波长 /nm 106～107 103～106 800
各种波长的能量
能量 /kJ 10-1～10-2 10-1～102 147 紫外线 光线名称 波长 /nm 400 300 200 能量 /kJ 299 399 599
19
77
20
78
21
22
4.2 光敏涂料的结构类型
探究光固化涂料在汽车制造上的应用
探究光固化涂料在汽车制造上的应用在现代汽车制造业中，涂料是不可或缺的一环。
涂料被广泛应用于汽车零部件的表面处理和防护，不仅美观，而且可以延长汽车使用寿命。
随着科技的发展和人们环保意识的提高，光固化涂料作为一种新型的汽车涂料，正在被越来越多的汽车制造商采用。
光固化涂料具有独特的优势，值得我们深入探究。
一、什么是光固化涂料光固化涂料，也称光致固化涂料，是通过紫外线或电子束的照射进行固化的涂料。
光固化涂料包括一种光敏单体（例如甲基丙烯酸甲酯等）及其它辅助成分（例如光引发剂、光稳定剂、溶剂和助剂等）。
在对涂料进行加工前，将光敏单体、光引发剂、光稳定剂混合并经过过滤、脱泡后形成光固化涂料。
当紫外线或电子束照射到涂料表面时，光引发剂受到激发并释放活性物质，使光敏单体发生聚合反应，从而粘住在汽车零部件表面的涂层固化、硬化。
二、光固化涂料的优势相比其他涂料，光固化涂料具有很多优势。
首先，光固化涂料无溶剂挥发，臭味小，能够满足环保的要求。
其次，可以仅在涂覆区进行紫外线照射或电子束照射，不需要其它的加热处理，缩短涂装周期。
第三，光固化涂料的涂层表面硬度高，附着力强，耐化学品和划痕性能好，具有一定的防腐蚀能力。
最后，光固化涂料的涂层颜色稳定性好，有较好的光泽度和外观表现。
三、光固化涂料在汽车制造中的应用光固化涂料广泛应用于汽车制造中，包括车身、内饰、电气部件等多个范畴。
在车身涂装领域，光固化涂料可用于基板底漆、面漆及其它特殊涂层。
与其它涂料相比，光固化涂料能够在更短的时间内将薄膜硬化，从而提高生产效率。
同时，其硬度高、抗化学性能好，能够更好地保护车身表面，延长车辆使用寿命。
在内饰领域，光固化涂料可用于塑料件和木质件的涂装。
塑料件往往需要表面粘接、热成型、高温干燥及其它特殊处理，而光固化涂料可以在短时间内完成固化，并且可以保持较高的耐化学品性能和耐划痕性能。
另外，光固化涂料的颜色稳定性好，能够更好地满足汽车内饰颜色要求。
光学功能高分子材料.
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① 环氧树脂型
环氧树脂有良好的粘结性和成膜性。在环氧预 聚物中，每个分子中至少有两个环氧基，通过它们与 其他不饱和基化合物反应，则可成为光聚合性预聚物。 例如，用双酚A型环氧树脂与丙烯酸反应，生成环氧 树脂的丙烯酸酯（二丙烯酸双酚A二缩水甘油醚酯）。
CH3 CH2 CH2 O CHCH2 O C CH3 + 2 CH2 CH2 CH COOH O O CH2CH O CH2
酯反应制备，其中分子中的丙烯酸结构作为光聚合的活
性点。
27
④ 聚乙烯醇型
聚乙烯醇因其结构中含有大量功能性羟基，作为光聚 合预聚体而引入不饱和基是很方便的。 例如，将N-羟甲基丙烯酰胺与PVA反应，产物可用于水 显影的印刷版。
CH2CH OH + CH2 CH CONH CH2OH
n
CH2CH
n OCH2NHCOCH
18
光敏涂料不可避免的存在一些缺点，诸如，受到
紫外光穿透能力的限制，不适合于作为形状复杂物体
的表面涂层。若采用电子束固化，虽然穿透能力强， 但其射线源及固化装置昂贵。此外，光敏涂料的价格
往往比一般涂料高，在一定程度上会限制其应用。
光敏涂料在使用上可分为两类。一类是作为塑料、 金属（如包装罐）、木材（如家具）、包装纸（箱）、 玻璃、光导纤维和电子器件的表面涂料，其装饰和保 护层作用。另一类是作抗蚀剂用，如制造印刷电路板 等。
根据聚合物的形态或组成又可分为感光性化合物与聚
合物的混合型及具有感光基团的聚合物型； 按成像作用的不同也可分为负性光致抗蚀剂和正性光 致抗蚀剂两大类。
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（1）重铬酸盐 ＋ 亲水性高分子
hv
CH OH
CH2
+ Cr [VI]
吹响几种新型有机高分子材料“集结号”
吹响几种新型有机高分子材料的“集结号”一、高分子分离膜一种用高分子材料制成的具有选择性透过功能的半透性薄膜。
膜电解食盐可减少污染、节约能源；利用气体分离膜从空气中富集氧可大大提高氧气回收率等。
二、光功能高分子材料是指能够对光进行透射、吸收、储存、转换的一类高分子材料，可制成各种透镜、棱镜,塑料光导纤维、塑料石英复合光导纤维、感光树脂、光固化涂料及黏合剂等。
例，感光性高分子也称为“光敏性高分子”，是一种在彩电荧光屏及大规模集成电路制造中应用较广的新型高分子材料。
其结构简式为：已知它是由两种单体经酯化后聚合而成的，试推断这两种单体结构简式。
解析：根据题意该感光性高分子材料是一种聚酯，因此从酯基结构中的虚线位置断开，羰基加上羟基，氧上加氢即得单体。
答案：ch2=ch-oh， -ch=ch—cooh三、生物高分子材料是指运用生物技术来合成的高分子材料。
生物高分子材料在性能和环保上比其他材料更具有优势，在21世纪，生物高分子材料将在日常生活用品、服装、医用和农用等各个领域被广泛地应用。
例，聚苯乙烯快餐盒、一次性塑料包装袋和聚氯乙烯农用地膜被视为危害环境的三大“白色公害”。
为解决“白色污染”问题，科学家已开发出60天能自行降解的绿色食品盒（杯）——聚乳酸（）包装材料，该材料所用的原料乳酸可以从甜菜发酵的糖液中提取，然后通过缩聚反应可生成聚乳酸。
聚乳酸的降解可分为两个阶段：首先是纯化学水解成乳酸单体，然后是乳酸单体在微菌的高温下分解生成二氧化碳和水。
试写出第一步反应的化学方程式①__________________________。
解析：由聚乳酸的结构可知它是由乳酸自身发生酯化反应得到的，水解是酯化反应的逆反应：四、医用高分子材料一类可对有机体组织进行修复、替代与再生，具有特殊功能的合成高分子材料。
它与生物体中的天然高分子有极其相似的化学结构。
目前，从皮肤到内脏，从血液到五官都有用医用高分子材料制成的人造器官组织，例如人造心脏、人造肾脏、人造皮肤、人造骨髓等。
功能高分子材料
功能高分子材料的分类按照性质和功能分为7种：反应型高分子材料：包括高分子试剂、高分子催化剂和高分子染料，特别是高分子固相合成试剂和固定化酶试剂等。
光敏型高分子：包括各种光稳定剂、光刻胶，感光材料、非线性光学材料、光导材料和光致变色材料等。
电活性高分子材料：包括导电聚合物、能量转换型聚合物、电致发光和电致变色材料以及其他电敏感性材料等。
膜型高分子材料：包括各种分离膜、缓释膜和其他半透性膜材料、离子交换树脂、高分子螯合剂、高分子絮凝剂等。
吸附型高分子材料：包括高分子吸附性树脂、高吸水性高分子、高吸油性高分子等。
高分子智能材料：包括高分子记忆材料、信息存储材料和光、磁、pH、压力感应材料等。
高性能工程材料：如高分子液晶材料，耐高温高分子材料、高强高模量高分子材料、阻燃性高分子材料和功能纤维材料、生物降解高分子等按用途分类：医药用高分子材料、分离用过高分子材料、高分子化学反应试剂、高分子染料。
反应型高分子材料高分子试剂：氧化还原型试剂，卤代试剂，酰化试剂，烷基化试剂，亲核试剂，亲电试剂，固相合成试剂。
高分子反应试剂——小分子试剂经高分子化，在某些聚合物骨架上引入反应活性基团，得到具有化学试剂功能的高分子化合物。
特点：在反应体系中不溶解，易除去；立体选择性好；稳定性好；特殊应用，固相反应载体。
高分子催化剂——将小分子催化剂通过一定的方法与高分子骨架结合，得到的具有催化活性的高分子物质。
反应型高分子试剂优点：不溶性；多孔性；高选择性；化学稳定性；可回收再利用。
催化反应按反应体系的外观特征分为两类：①均相催化反应：催化剂完全溶解在反应介质中，反应体系成为均匀的单相。
②多相催化反应：与均相催化反应相反，在多相催化中催化剂自成一相，反应过后通过简单过滤即可将催化剂分离回收。
高分子催化剂种类：高分子酸碱催化剂；高分子金属络合物；高分子相转移催化剂；固定化酶。
固相反应生物活性大分子一般合成很慢，Merrifield利用固相合成大大缩短合成时间。
uv光固化涂料生产工艺及应用
uv光固化涂料生产工艺及应用
UV光固化涂料是一种环保、节能、高效的涂料，其生产工艺和应用领域不断拓展。
以下是UV光固化涂料的生产工艺和应用领域的简要介绍：
生产工艺：
UV光固化涂料主要由光敏低聚物、活性稀释剂、光引发剂等成分组成。
其生产工艺通常包括配料、分散、研磨、调色、包装等步骤。
其中，配料和分散是将各种原料按比例混合在一起，以便于后续的研磨和调色；研磨是将混合好的涂料进行细化，使其具有更好的流动性和涂装性能；调色是在研磨后的涂料中加入适量的色浆或色粉，以调整涂料的颜色；包装是将调色后的涂料进行灌装，以便于运输和销售。
应用领域：
由于其特殊的性质，UV光固化涂料在许多领域得到了广泛的应用。
例如，在木器涂装领域，UV光固化涂料可以迅速固化，提高生产效率，同时具有环保、耐磨、耐候等优点；在纸张和塑料等软质材料涂装领域，UV光固化涂料具有优异的附着力和透明度，可以替代传统的溶剂型涂料；在食品包装领域，UV光固化涂料具有无毒、无味、环保等优点，可以替代传统的油墨；在医用材料领域，UV光固化涂料具有快速固化、低毒、无刺激等优点，可以用于医疗器械的表面涂装。
总之，UV光固化涂料作为一种新型的环保涂料，其生产工艺和应用领域不断拓展。
未来，随着技术的不断进步和应用领域的不断拓展，UV光固化涂料将会在更多的领域得到应用。
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光固化涂料
化工 CT
光固化原理 组成与特点 性能与应用 发展与展望
光固化原理
➢ 单体或聚合物吸收紫外 光、可见光、电子束或 激光后，可能从基态S0 跃迁至激发态S1。激发 态具有较高的能量，不
稳定，可能通过光化学
反应或物理变化这两类
转化方式耗散激发能， 而后恢复成基态。
光吸收和耗散图
光固化原理
➢ 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 。
光固化原理
组成与特点
自由基光固化
不受氧影响
对氧敏感，发生氧阻聚
对水汽，碱类物质敏感导 对水汽，碱类物质不敏感
致阻聚
光固化时体积收缩小，有 光固化时体积收缩大
利于对基材的附着
光固化速度较慢，升温有 光固化速度快， 光照停止光固化马上停止， 聚合交联，进行后固化， 没有后固化现象 寿命长
组成与特点
➢UV固化涂料的发展又面临着一个绝好的机遇，为配合 实施可持续发展战略，我国制定了环保政策，并加大 了执法力度，人们的环保意识日益增强，越来越多的 人会选择环保产品。
谢谢！
性能与应用
光固化粉末涂料
性能与应用
应用
➢UV固化涂料由于其优良的性能，符合当前人们环 保意识不断增强的需求，具有巨大的发展潜力。 在国外，UV固化涂料已广泛应用于建筑涂料、体 育用品、电子通讯、包装材料和汽车等不同领域。
性能与应用
应用
发展与展望
➢随着光固化技术的不断发展和进步，光固化涂料得到 了得到迅速发展，所使用的基材已由木材扩展至纸张、 塑料、金属、石材、水泥制品、织物、皮革、玻璃等。 光固化涂料可适用于各类工业涂料和汽车涂料，以及 织物、印染涂料。外观也分为高光型，亚光型，磨砂 型，纹理型等。
➢自由基光固化用的活性稀释剂都是具有不饱和双键的单体， 如丙烯酰氧基，甲基丙烯酰氧基，乙烯基，烯丙基。
➢阳离子光固化用的稀释剂是具有乙烯基醚基CH2=CH-O-或环 氧基的单体。
组成与特点
光引发剂
➢光引发剂是一种能吸收辐射能，经激发发生化学变化，产 生具有引发聚合能力的活性中间体(自由基或阳离子）的物 质。
➢黏度 黏度高会造成使用上的困难，黏度低容易造成流 挂。
性能与应用
光固化涂料性能检测
➢细度 细度可通过测量涂膜的光泽来判断。颜料分散好， 涂膜表面的粗糙度低，光的漫反射低，光泽高。 反之，涂膜表面粗糙，光的漫反射高，光泽低。
➢贮存稳定性 光固化涂料的贮存稳定性主要是指暗固化性能， 主要由光引发剂的性质决定。
性能与应用
光固化水性涂料
➢光固化水性涂料结合了水性涂料和光固化涂料的 优点，也是今后光固化涂料主要发展方向之一。 光固化水性涂料的优点是可以使用相对分子质量 很高的齐聚体以提高对某些基材的黏附力，并提 高固化膜的其他物理性能，体系的黏度可用水来 调节，可以得到极薄的涂层，且设备易于清洗， 可用于三维物体的表面固化，减少了灰尘的吸附， 并能在固化前对涂层的缺陷进行修补。缺点是光 固化前必须脱水烘干，体系光泽度低，耐溶剂性 差，耐擦伤性差。
➢光引发剂的含量一般在1%-5%左右，最多不超过7%-10%。 ➢光引发剂对光固化涂料的光固化速度起决定性作用。 ➢按吸收辐射分类：紫外光引发剂（250~420nm）、可见光
引发剂 （400~700nm） ➢按产生的活性中间体分类：阳离子型光引发剂、自由基型
光引发剂（裂解型、夺氢型）
组成与特点
阳离子光固化
光固化涂料
低聚物 活性稀释剂
光引发剂 各种添加剂
普通涂料
树脂 溶剂 催化剂 各种添加剂
组成与特点
低聚物
➢低聚物是光固化涂料的主体（质量配比为30%-60%）。低 聚物是一种分子量相对较低的感光性树脂，具有可以进行 光固化反应的基团，如各类不饱和双键或环氧基等。
➢自由基光固化涂料用的低聚物都是具有不饱和双键的树脂， 如丙烯酰氧基(CH2=CH-COO-)，甲基丙烯酰氧基[CH2=C(CH3)COO-],丙烯基（CH2=CH-CH2-)等。
性能与应用
光固化粉末涂料
➢光固化粉末涂料是一项将传统粉末涂料和光固化 技术相结合的新技术。光固化粉末涂料的最大特 征是工艺上分为两个明显的阶段，涂层在熔融流 平阶段不会发生树脂的早期固化，从而为涂层充 分流平和驱除气泡操作提供了充裕的时间，这样 就从根本上克服了热固化粉末涂料的顽疾，也消 除了光固化液态涂料的不足。
➢阳离子光固化涂料用的低聚物，具有环氧基团或乙烯基醚 基团，如环氧树脂，乙烯基醚树脂。
组成与特点
活性稀释剂
➢活性稀释剂通常称为单体或功能性单体，它是一种含有可 聚合官能团的有机小分子。通常官能团越多，光固化反应 活性越高，反应速度也越快。
➢它不仅溶解和稀释低聚物，调节体系的黏度，而且参与光 固化过程，影响涂料的光固化速度和固化膜的各种性能。
各类添加剂
➢光固化涂料用的添加剂主要包括颜料和染料、填 料、助剂等，虽然它们不是光固化涂料的主要成 分，而且在涂料中占的比例很小仅为0.2%~1%，但 它们对完善涂料的各种性能起着重要作用。
➢如为了提高涂料的贮存稳定性加入阻聚剂；用以 消除涂料在制备和使用过程中产生的气泡加入消 泡剂；用来改善涂料流平性、减少涂膜缩孔加入 流平剂；为使涂料着色加入颜料。
组成与特点
特点
相对缺点
➢节省能源，能量利用率高； ➢无溶剂排放，安全无污染； ➢固化速度快，生产效率高； ➢可涂装对热敏感的基材；
➢对灰尘敏感（施工环境要 求严格）；
➢不规则物体不易操作；
➢价格稍贵；
➢涂膜质量高、涂层性能优异；
性能与应用
光固化涂料性能检测
➢外观 光固化涂料外观一般呈无色或微黄色透明液，大 多有较强的丙烯酸酯气味，固化后该气味应基本 消失。