阳离子光固化自由基光固化
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夺氢型光引发剂
阳离子型光引发剂
阳离子光固化和自由基光固化特点对比
阳离子光固化
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，温度影响
利
小
光照停止后仍能继续引发 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
• 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。
光引发剂的分类
• 按吸收辐射分类
{ • 光固化引发剂
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
裂解型光引发剂 自由基型光引发剂
二 光化学基础
• 光化学反应
三 光固化涂料的组成
光固化涂料
普通涂料
低聚物
————
活性稀释剂 ————
光引发剂 ————
各种添加剂 ————
树脂 溶剂 催化剂 各种添加剂
3.1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。
光固化涂料 Photocurable Coatings
一．光固化概念 二．光化学基础 三．光固化涂料的组成 四．光固化涂料的特点及应用 五．光固化涂料性能检测
一 光固化概念
• 通常所讲的光固化过程是指液态树脂经光 照后变成固态的过程，所涉及的光固化反 应大多数是光引发的链式聚合反应。
• 光固化涂料以高能量的紫外光作为固化能 源，涂料中的光引发剂吸收紫外光而产生 自由基或阳离子，引发低聚物和活性稀释 剂发生聚合和交联反应，形成网状结构的 涂料。
• 为了更好地提高涂料的性能，出现了光固 化涂料与传统涂料的结合利用。下面介绍 两种比较有发展前景的涂料，光固化水性 涂料和光固化粉末涂料。
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Fra Baidu bibliotek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。
3.2 低聚物
➢ 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 键丙的烯树酰脂氧，基如[CH丙2烯=C酰(C氧H基3)-(CCOHO2=-C],丙H-烯CO基O-)，甲基 （CH2=CH-CH2-)等。
四 光固化涂料的特点及应用
• 光固化涂料具有不含有机挥发物（VOC），对环 境污染小，固化速度快，节省能源，固化产物性 能好，适用于高速自动化生产等特点，在诸多领 域都得到了广泛的应用。
• 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。
• 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。
• 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 CH2=CH-O-或环氧基的单体。
• 活性稀释剂自身的化学结构对固化膜的性能影响 有很大影响，因此在制备光固化涂料时要根据涂 料性能要求，选择合适的活性稀释剂结构。
➢拉伸强度 环氧丙烯酸酯和不饱和聚酯有较 好的拉伸强度；一般分子量较大，柔韧性 较小和交联度大的低聚物有较高的拉伸强 度。
➢抗冲击性 低Tg、柔韧性好的低聚物一般抗 冲击性好。
➢附着力 收缩率小的低聚物，对基材附着力 好；含羟基、羧基等基团的低聚物对金属 附着力好；低聚物表面张力低，对基材润 湿铺展好，有利于提高附着力。
➢ 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（CH2=CH-CH2-)，如环氧树脂， 乙烯基醚树脂。
低聚物是光固化涂料的主体（质量配比为 30%-60%），光固化涂料涂膜的物理力学 性能主要由低聚物固化膜的性能来决定， 不同品种的光固化涂料其物理力学性能要 求不同，所选用的低聚物也不同。
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。
涂膜的物理力学性能主要有： ➢硬度 环氧丙烯基酯的不饱和聚酯一般硬度
较高；低聚物中含有苯环结构也有利于提 高硬度。
➢柔韧性 低聚物含有脂肪族长碳链结构，柔 韧性好；分子量越大，柔韧性越好；交联 密度越大，柔韧性越好。
➢耐磨性 聚氨酯丙烯树脂有较好的耐磨性； 低聚物分子间易形成氢键的，耐磨性好； 交联密度高的，耐磨性好。
➢耐化学性 提高交联密度，耐化学性增强。
➢耐黄变 脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、聚醚丙 烯酸树脂和纯丙烯酸酯有很好的耐黄变性。
➢光 率高泽的交低联聚度物增光大泽，好光。泽增加；Tg高、折射
➢颜料的润湿性 一般脂肪酸改性和胺改性的 低聚物有较好的颜料润湿性。
3.3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。
3.4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%，但他们对完善涂料的 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。
阳离子型光引发剂
阳离子光固化和自由基光固化特点对比
阳离子光固化
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，温度影响
利
小
光照停止后仍能继续引发 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
• 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。
光引发剂的分类
• 按吸收辐射分类
{ • 光固化引发剂
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
裂解型光引发剂 自由基型光引发剂
二 光化学基础
• 光化学反应
三 光固化涂料的组成
光固化涂料
普通涂料
低聚物
————
活性稀释剂 ————
光引发剂 ————
各种添加剂 ————
树脂 溶剂 催化剂 各种添加剂
3.1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。
光固化涂料 Photocurable Coatings
一．光固化概念 二．光化学基础 三．光固化涂料的组成 四．光固化涂料的特点及应用 五．光固化涂料性能检测
一 光固化概念
• 通常所讲的光固化过程是指液态树脂经光 照后变成固态的过程，所涉及的光固化反 应大多数是光引发的链式聚合反应。
• 光固化涂料以高能量的紫外光作为固化能 源，涂料中的光引发剂吸收紫外光而产生 自由基或阳离子，引发低聚物和活性稀释 剂发生聚合和交联反应，形成网状结构的 涂料。
• 为了更好地提高涂料的性能，出现了光固 化涂料与传统涂料的结合利用。下面介绍 两种比较有发展前景的涂料，光固化水性 涂料和光固化粉末涂料。
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Fra Baidu bibliotek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。
3.2 低聚物
➢ 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 键丙的烯树酰脂氧，基如[CH丙2烯=C酰(C氧H基3)-(CCOHO2=-C],丙H-烯CO基O-)，甲基 （CH2=CH-CH2-)等。
四 光固化涂料的特点及应用
• 光固化涂料具有不含有机挥发物（VOC），对环 境污染小，固化速度快，节省能源，固化产物性 能好，适用于高速自动化生产等特点，在诸多领 域都得到了广泛的应用。
• 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。
• 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。
• 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 CH2=CH-O-或环氧基的单体。
• 活性稀释剂自身的化学结构对固化膜的性能影响 有很大影响，因此在制备光固化涂料时要根据涂 料性能要求，选择合适的活性稀释剂结构。
➢拉伸强度 环氧丙烯酸酯和不饱和聚酯有较 好的拉伸强度；一般分子量较大，柔韧性 较小和交联度大的低聚物有较高的拉伸强 度。
➢抗冲击性 低Tg、柔韧性好的低聚物一般抗 冲击性好。
➢附着力 收缩率小的低聚物，对基材附着力 好；含羟基、羧基等基团的低聚物对金属 附着力好；低聚物表面张力低，对基材润 湿铺展好，有利于提高附着力。
➢ 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（CH2=CH-CH2-)，如环氧树脂， 乙烯基醚树脂。
低聚物是光固化涂料的主体（质量配比为 30%-60%），光固化涂料涂膜的物理力学 性能主要由低聚物固化膜的性能来决定， 不同品种的光固化涂料其物理力学性能要 求不同，所选用的低聚物也不同。
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。
涂膜的物理力学性能主要有： ➢硬度 环氧丙烯基酯的不饱和聚酯一般硬度
较高；低聚物中含有苯环结构也有利于提 高硬度。
➢柔韧性 低聚物含有脂肪族长碳链结构，柔 韧性好；分子量越大，柔韧性越好；交联 密度越大，柔韧性越好。
➢耐磨性 聚氨酯丙烯树脂有较好的耐磨性； 低聚物分子间易形成氢键的，耐磨性好； 交联密度高的，耐磨性好。
➢耐化学性 提高交联密度，耐化学性增强。
➢耐黄变 脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、聚醚丙 烯酸树脂和纯丙烯酸酯有很好的耐黄变性。
➢光 率高泽的交低联聚度物增光大泽，好光。泽增加；Tg高、折射
➢颜料的润湿性 一般脂肪酸改性和胺改性的 低聚物有较好的颜料润湿性。
3.3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。
3.4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%，但他们对完善涂料的 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。