紫外光固化涂料
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紫外光固化涂料
国内 我国于70年代开始研发UVCC； 80年代，发展缓慢； 90年代，得到快速的发展； 目前UVCC的产量年增长率为40～60％, 是全球发展最快的地区。
紫外光固化涂料
UVCC的特点
• Efficiency(高效) • Energy Saving(节能) • Enabling(适应性广) • Economy(经济) • Environmental Friendly(环境友好)
目的：提高涂料的硬度、耐磨性、抗紫外 线的性能等。
改性方法： (1) 填充法 (2) 原位杂化法
紫外光固化涂料
直接填充纳米SiO2存在问题： (1) 有机相－无机相之间相溶性差 (2) 难分散，易团聚 (3) 稳定性差
解决方法：对纳米SiO2进行表面有机化改性
紫外光固化涂料
纳米SiO2表面改性得依据：
紫外光固化涂料
特点： 1. 纳米粒子无需表面改性即可实现
在涂料体系中均匀分散 2. 改性后的UV涂膜质量高于填充法 3. 反应条件简单，成本较低
紫外光固化涂料
谢 谢！
紫外光固化涂料
1. 消泡剂
具有铺展、渗透性，降低气泡膜的表面张力
2. 流平剂
提高涂料的流动性，克服涂膜的缩空、针孔、 橘皮、流挂等弊病
UV粉末涂料比UV液体涂料更具技术、 经济、环保优势，真正的 “5E”涂料。
紫外光固化涂料
纳米技术改性UV涂料
纳米技术在涂料中应用可获得特殊的功能涂料。 (1) 抗菌涂料 (2) 抗紫外线涂料 (3) 抗辐射涂料 (4) 抗静电涂料 (5) 红外线吸收涂料 (6) 隐身涂料等
紫外光固化涂料
纳米SiO2改性紫外光固化涂料
• 预聚物
1.不饱和聚酯
主要由二元酸及其酸酐与二元醇缩聚制得。
O
HC C O+
HC C
O
C O + HOROH
C
O
O
O
O
O
HO R O C C H
CH C O R O C
紫外光固化涂料
O C O R OH
2. 环氧丙烯酸酯
H H2C C R
O
H
催化剂
C
CH2 + 2 H2C
C H
COOH
O
H2 H
紫外光固化涂料 及其纳米改性
紫外光固化涂料
1. 紫外光固化涂料(Ultraviolet Curing Coatings)的介绍
2. 纳米技术改性紫外光固化涂料
紫外光固化涂料
紫外光固化涂料(UVCC)的国内外现状
国外 1968年Bayer研发了第一代UVCC木器涂 料，全球年增长率保持10～15％。 欧、美、日三地UVCC产量占全球UVCC 市场95％的份额。 全球涂料市场，UVCC占其它涂料产品份 额为15％，预计到2015年达到30％。
1. UV水溶性涂料
优点：(1) 以水为稀释剂、不燃烧、设备易 清洗
(2) 无毒性、刺激性、无VOC排放 (3) 可得到极薄的涂层，降低成本 缺点：(1) 光泽度低、耐洗涤性差 (2) 固化前需预干燥等
紫外光固化涂料
2. UV粉末涂料
优点：(1) 无需稀释剂 (2) 涂膜收缩率低，与基材附着力高 (3) 可形成优良的厚涂层(125μm) (4) 喷涂溅落的粉体可回收利用
H2
Leabharlann Baidu
H2C
C H
C
O
C
C
R
CH C
O
C
C H
CH2
O
OH
OH
O
其中双酚A环氧丙烯酸酯是应用较多的品种， 常用的催化剂一般为叔胺、季胺盐类。
紫外光固化涂料
3. 聚氨酯丙烯酸酯
产品的合成是利用了异氰酸酯中的异氰酸根 (-NCO)与长链二醇和丙烯酸羟基酯中的羟基(-OH) 反应，形成－NHCOO－(氨基甲酸酯)而制得。
3. 润湿、分散剂
用来提高颜料在涂料中的悬浮稳定性
紫外光固化涂料
• 光引发剂 目前常用的： 1. 自由基型 2. 阳离子型 今后的发展方向： 1. 可见光型 2. 水溶性型 3. 高分子型
紫外光固化涂料
• 预聚物 特点： 1. 主要的成膜物质 2. 分子量大，粘度高 3. 对涂膜性质起决定作用
紫外光固化涂料
p-TsOH OH
H2C
CH3 C COO(CH2)3Si(CH3)2O
紫外光固化涂料
紫外光固化涂料
共聚接枝改性法：
CH3
n H2C C COO(CH2)3Si(CH3)2O
+
O n H2C CH C O
(CH2)3CH3
(NH4)2S2O8
H3C(H2C)3
O C H2C O
H2
H2
C
C
n
CH3
外包装纸盒、纸币表面等。 3. UV塑料涂料
汽车部件、光盘、信用卡等塑料基材。
紫外光固化涂料
4. UV金属涂料 适用于钢材防锈、金属标牌装饰、彩
涂钢板、易拉罐加工、铝合金门窗保护等。 5. UV光纤涂料 6. 皮革用UV涂料 7. UV光盘保护涂料 8. 汽车工业用UV涂料
紫外光固化涂料
UVCC的发展方向
HO HO
O H
O HO
OH OH OH
OH OH
图1 纳米SiO2的表面状态
紫外光固化涂料
表面改性的方法： (1) 醇酸酯化法 (2) 表面活性剂改性法 (3) 偶联剂改性法 (4) 共聚接枝改性
紫外光固化涂料
偶联剂(KH-570)改性法：
CH3
H2C C COO(CH2)3Si(CH3)3 ＋
Cn
(n=2~3)
COO(CH2)3Si(CH3)2O
SiO2
紫外光固化涂料
紫外光固化涂料
紫外光固化涂料
改性方法的优缺点：
1. 改善了纳米粒子与UV涂料体系的相溶性 2.改善了共聚接枝改性的纳米SiO2在涂料中 的稳定性 3. 在涂料中的粒径较大 4. 涂膜光泽较差
紫外光固化涂料
添加表面共聚接枝改性的纳米SiO2，UV 涂料的性能：
符合 “5E”原则，符合21世纪环保 绿色涂料新标准。
紫外光固化涂料
UVCC的主要组分
• 光引发剂(3~5%) • 预聚物(40~60%) • 活性稀释剂(40~60%) • 助剂(0.2~1%)
紫外光固化涂料
UVCC的应用
1. UV木器涂料 UV腻子漆、UV底漆、UV面漆。
2. UV纸张涂料 书刊封面、明信片、广告宣传纸、商品
(1) UV涂料的硬度由2～3H提升到5～6H (2) 耐磨性由9.6mg提升到2.3mg
(500g/500r) (3) 纳米粒子的稳定性达到60d以上 (4) 附着力100％(划格法)
紫外光固化涂料
溶胶－凝胶原位杂化改性
紫外光固化涂料
紫外光固化涂料
改型后UV涂料的性质： (1) UV涂料的硬度由2～3H提升到6H (2) 耐磨性由9.6mg提升到1.7mg (500g/500r) (3) 纳米粒子的稳定性达到90d以上 (4) 附着力100％(划格法)
国内 我国于70年代开始研发UVCC； 80年代，发展缓慢； 90年代，得到快速的发展； 目前UVCC的产量年增长率为40～60％, 是全球发展最快的地区。
紫外光固化涂料
UVCC的特点
• Efficiency(高效) • Energy Saving(节能) • Enabling(适应性广) • Economy(经济) • Environmental Friendly(环境友好)
目的：提高涂料的硬度、耐磨性、抗紫外 线的性能等。
改性方法： (1) 填充法 (2) 原位杂化法
紫外光固化涂料
直接填充纳米SiO2存在问题： (1) 有机相－无机相之间相溶性差 (2) 难分散，易团聚 (3) 稳定性差
解决方法：对纳米SiO2进行表面有机化改性
紫外光固化涂料
纳米SiO2表面改性得依据：
紫外光固化涂料
特点： 1. 纳米粒子无需表面改性即可实现
在涂料体系中均匀分散 2. 改性后的UV涂膜质量高于填充法 3. 反应条件简单，成本较低
紫外光固化涂料
谢 谢！
紫外光固化涂料
1. 消泡剂
具有铺展、渗透性，降低气泡膜的表面张力
2. 流平剂
提高涂料的流动性，克服涂膜的缩空、针孔、 橘皮、流挂等弊病
UV粉末涂料比UV液体涂料更具技术、 经济、环保优势，真正的 “5E”涂料。
紫外光固化涂料
纳米技术改性UV涂料
纳米技术在涂料中应用可获得特殊的功能涂料。 (1) 抗菌涂料 (2) 抗紫外线涂料 (3) 抗辐射涂料 (4) 抗静电涂料 (5) 红外线吸收涂料 (6) 隐身涂料等
紫外光固化涂料
纳米SiO2改性紫外光固化涂料
• 预聚物
1.不饱和聚酯
主要由二元酸及其酸酐与二元醇缩聚制得。
O
HC C O+
HC C
O
C O + HOROH
C
O
O
O
O
O
HO R O C C H
CH C O R O C
紫外光固化涂料
O C O R OH
2. 环氧丙烯酸酯
H H2C C R
O
H
催化剂
C
CH2 + 2 H2C
C H
COOH
O
H2 H
紫外光固化涂料 及其纳米改性
紫外光固化涂料
1. 紫外光固化涂料(Ultraviolet Curing Coatings)的介绍
2. 纳米技术改性紫外光固化涂料
紫外光固化涂料
紫外光固化涂料(UVCC)的国内外现状
国外 1968年Bayer研发了第一代UVCC木器涂 料，全球年增长率保持10～15％。 欧、美、日三地UVCC产量占全球UVCC 市场95％的份额。 全球涂料市场，UVCC占其它涂料产品份 额为15％，预计到2015年达到30％。
1. UV水溶性涂料
优点：(1) 以水为稀释剂、不燃烧、设备易 清洗
(2) 无毒性、刺激性、无VOC排放 (3) 可得到极薄的涂层，降低成本 缺点：(1) 光泽度低、耐洗涤性差 (2) 固化前需预干燥等
紫外光固化涂料
2. UV粉末涂料
优点：(1) 无需稀释剂 (2) 涂膜收缩率低，与基材附着力高 (3) 可形成优良的厚涂层(125μm) (4) 喷涂溅落的粉体可回收利用
H2
Leabharlann Baidu
H2C
C H
C
O
C
C
R
CH C
O
C
C H
CH2
O
OH
OH
O
其中双酚A环氧丙烯酸酯是应用较多的品种， 常用的催化剂一般为叔胺、季胺盐类。
紫外光固化涂料
3. 聚氨酯丙烯酸酯
产品的合成是利用了异氰酸酯中的异氰酸根 (-NCO)与长链二醇和丙烯酸羟基酯中的羟基(-OH) 反应，形成－NHCOO－(氨基甲酸酯)而制得。
3. 润湿、分散剂
用来提高颜料在涂料中的悬浮稳定性
紫外光固化涂料
• 光引发剂 目前常用的： 1. 自由基型 2. 阳离子型 今后的发展方向： 1. 可见光型 2. 水溶性型 3. 高分子型
紫外光固化涂料
• 预聚物 特点： 1. 主要的成膜物质 2. 分子量大，粘度高 3. 对涂膜性质起决定作用
紫外光固化涂料
p-TsOH OH
H2C
CH3 C COO(CH2)3Si(CH3)2O
紫外光固化涂料
紫外光固化涂料
共聚接枝改性法：
CH3
n H2C C COO(CH2)3Si(CH3)2O
+
O n H2C CH C O
(CH2)3CH3
(NH4)2S2O8
H3C(H2C)3
O C H2C O
H2
H2
C
C
n
CH3
外包装纸盒、纸币表面等。 3. UV塑料涂料
汽车部件、光盘、信用卡等塑料基材。
紫外光固化涂料
4. UV金属涂料 适用于钢材防锈、金属标牌装饰、彩
涂钢板、易拉罐加工、铝合金门窗保护等。 5. UV光纤涂料 6. 皮革用UV涂料 7. UV光盘保护涂料 8. 汽车工业用UV涂料
紫外光固化涂料
UVCC的发展方向
HO HO
O H
O HO
OH OH OH
OH OH
图1 纳米SiO2的表面状态
紫外光固化涂料
表面改性的方法： (1) 醇酸酯化法 (2) 表面活性剂改性法 (3) 偶联剂改性法 (4) 共聚接枝改性
紫外光固化涂料
偶联剂(KH-570)改性法：
CH3
H2C C COO(CH2)3Si(CH3)3 ＋
Cn
(n=2~3)
COO(CH2)3Si(CH3)2O
SiO2
紫外光固化涂料
紫外光固化涂料
紫外光固化涂料
改性方法的优缺点：
1. 改善了纳米粒子与UV涂料体系的相溶性 2.改善了共聚接枝改性的纳米SiO2在涂料中 的稳定性 3. 在涂料中的粒径较大 4. 涂膜光泽较差
紫外光固化涂料
添加表面共聚接枝改性的纳米SiO2，UV 涂料的性能：
符合 “5E”原则，符合21世纪环保 绿色涂料新标准。
紫外光固化涂料
UVCC的主要组分
• 光引发剂(3~5%) • 预聚物(40~60%) • 活性稀释剂(40~60%) • 助剂(0.2~1%)
紫外光固化涂料
UVCC的应用
1. UV木器涂料 UV腻子漆、UV底漆、UV面漆。
2. UV纸张涂料 书刊封面、明信片、广告宣传纸、商品
(1) UV涂料的硬度由2～3H提升到5～6H (2) 耐磨性由9.6mg提升到2.3mg
(500g/500r) (3) 纳米粒子的稳定性达到60d以上 (4) 附着力100％(划格法)
紫外光固化涂料
溶胶－凝胶原位杂化改性
紫外光固化涂料
紫外光固化涂料
改型后UV涂料的性质： (1) UV涂料的硬度由2～3H提升到6H (2) 耐磨性由9.6mg提升到1.7mg (500g/500r) (3) 纳米粒子的稳定性达到90d以上 (4) 附着力100％(划格法)