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低光泽紫外光固化涂料用新型消光剂螺尾锥销

时间：2022-11-02 13:10:30 来源：光安机械网浏览量：0

低光泽紫外光固化涂料用新型消光剂

【中国牛涂网，NTW360.com新闻资讯】

过去几十年来，用于提高表面粗糙度的消光剂或添加剂取得了较大进展，这些消光剂基于各种不同的来源，也包括了将基本聚合物类型连接到那些基于二氧化硅添加剂上的。本文重点介绍了那些基于来自沉降法或凝胶过程得到的二氧化硅的消光剂，它们专用于紫外光固化涂料。这些涂料面临着要求低光表面的挑战，因为其通常不含溶剂、几乎没有漆膜的收缩、线速度和固化体积不断变化okmart.com。

特殊的无定形合成二氧化硅与特定的聚二甲基硅氧烷表面处理结合能提高消光效率，设计用于低光、高透明度、低黏度体系的这种新产品专为紫外光固化涂料研制。将称为消光剂#4（MA#4）的新型消光技术与那些市场上现有的消光剂进行比较。

实验讨论

消光剂研究

首先我们将列出本研究中包含的消光剂的物理/化学性能，然后回顾采用的配方和与性能有关的一些数据。测试值包括60°和85°角时的消光效率及增加的黏度，这是紫外光固化涂料需主要考虑的，尤其是在试图获得低光表面的区域（60°角光泽为10）。同时列出与透明度、表面光滑度和形态差异有关的其他结果，这些结果在技术上采用对漆膜进行扫描电镜分析来评定。

表1比较了研究的消光剂的物理化学数据。这些消光剂在粒径、pH、形态和处理类型方面不同。和现有其他技术相比，消光剂#4（MA#4）的主要创新点是用丙烯酸官能团进行的新的反应型硅氧烷处理，这提高了紫外光固化涂料体系的兼容性。

光泽和加入量

所有消光剂都以不同的量加入以获得60°角光泽为15。一旦固定光泽水平，就可评定消光效率、黏度的增加和透明度。表2给出了本研究所用的配方。

为达到所要求的光泽范围，加入量要在测试所用的八个等级内变化，从最低量7.8 g到最高量23.2 g。当光泽水平由60°角光泽为25降至15时，消光剂#3显示有很高的黏度增加。配方黏度越高，将会面临一些施工问题，这些将在本文后面扫描电镜分析时讨论。图1比较了要达到目标光泽范围消光剂加入量的差异。

透明度

配方本身的透明度与消光剂加入量有关，然而也跟处理类型有关。图2给出了测试等级的目视比较。需注意的是体系用新型消光剂#4消光后透明度很高。这种高透明度直接与新型丙烯酸官能团硅氧烷处理有关，达到目标光泽需要加入的量较低。图3的紫外-可见透光度曲线比较也证明了这一点，即使加入12.8 g消光剂来达到所需要的光泽范围，透光度曲线几乎没有下降，其形状与不加消光剂的紫外光固化涂料体系几乎是一样的。

消光效率

图4和图5列出了在四种不同膜厚20、 40、 60 和80μm时60°和85°角的光泽数据。用线棒将涂料涂覆至BYK公司的对照卡片纸No.2854上。紫外光固化涂料体系中的消光效率取决于几个因素，消光剂本身的物理/化学性能是有影响的。平均粒径和表面处理也起着重要作用。引发剂的选择、低聚物的反应活性水平、固化线速度也是影响紫外光固化涂料体系消光的关键因素。

光引发剂

在光引发剂加入后加入消光剂并进行分散。它们也能先与单体进行预混合。通常，不建议加入分散剂，因为它们会降低消光效率。

通常快的线速度和高反应活性的低聚物会导致较高的光泽。较慢的线速度，定向较好，再加上使用低反应活性的低聚物会提高消光效率。在本体系中，我们采用了BASF公司的两种不同的引发剂，利用了它们对波长的不同敏感度，Irgacure ® 184适合较短的波长，而Irgacure ® 819（通常用于有色涂料）适合较长的波长。在消光涂料中，Irgacure ® 819对较厚涂膜的固化过程有有利的影响。这导致较高的涂膜收缩从而提高了消光效率（低光）。通常对于较厚涂膜建议使用这些引发剂组合。

区分于其他类型涂料，紫外光固化涂料消光的一个有趣的趋势是，当膜厚增加时光泽下降。在紫外光固化涂料体系中膜厚越高，有关的涂膜收缩效果也越高。为获得低光泽，目标就是要获得最大的体积收缩和消光剂具有最高的装填密度。与其他技术相比，对于紫外光固化涂料体系，涂膜收缩有一定的局限性，我们发现消光剂越细，就越能有效降低厚膜的60°角光泽。

黏度增加

使紫外光固化涂料体系消光的另一个关键因素是对黏度增加的影响，结果在某种程度上可能是由于为将光泽降低到非常哑光的水平，需要加入较高量的消光剂。黏度增加越大，对施工和整体外观都有不利的影响。图6给出了测试的八种产品的性能。经证实新型消光剂MA#4影响最小，经过非常低的剪切速率1s-1后，黏度性能接近牛顿型，在10-1000 s-1。

固化膜

透明度

固化涂膜的透明度结果见图7-9。对不同膜厚（20、 40、 60、80和120μm）和不同光泽范围（60°角光泽为15和60°角光泽为20）进行了比较。为评定透明度，在聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）板上以不同厚度刮涂了涂膜。将这些消光的透明的涂漆板（用八种消光剂测试）放在黑白对照卡片纸上。用显像密度计评定透明度。在两种情况下，测试了黑白对照卡片纸上的透明度，值越高表明透明度越高。（对于不熟悉这类测试的，人眼通常能识别的差异是0.1。）如所预期的，当膜厚增加，透明度下降。然而对于某些等级的消光剂，这种差异非常微小，而另一些则非常明显。使用新型消光剂MA#4，总体能保持很好的透明度水平。在示例中，MA#8在厚度为20-80μm时显示有最好的性能。这也是没有相到的结果，因为这种等级的消光剂在达到目标60°角光泽为15时需要加入较高量的消光剂。使用MA#7，在较高膜厚时发现透明度明显降低。

表面粗糙度

图10-12概述了表面粗糙度性能。图10描述了用接触型表面光度仪测量表面粗糙度（表面轮廓）。

用接触型光度仪测量粗糙度，可用来描述涂层的表面外观。在测量时，钻石（2）上的针尖以恒定的速度（3）在底材（工作件）（5）上滑过。测量的轮廓（6）是由钻石上的针尖（4）上的垂直位置漂移产生的，通常将该信号转变成电信号。因此，可由这种电信号测得标准的粗糙度参数，用来对表面进行描述。根据这种测量，得到的粗糙度值报告成Ra和Rz。Ra值是测量部分所有轮廓值的绝对值得到的粗糙度值的算术平均值。Rz值指出了最高峰距离凹槽最低处的距离。这两个值合起来对粗糙度值进行描述，指出了是否有一些或许多的峰（高度粗糙度）和峰的深度（不管它们是浅或深的槽）。这些值在技术上的定义在图11中给出。

结果汇总于图12，新型MA#4获得了高消光效率和最低粗糙度（低的Ra和Rz值）之间的平衡，指出表面高度光滑同时又具有相当高的透明度。

显微分析

显微照片图（图13）表明了本研究中包括的各种等级的消光剂形态的不同及粒子分布的差异。扫描电镜分析显示目前用于使紫外光固化涂料的消光技术，会产生较多的棱角和不规则形状，粒径分布范围较宽。在一些用消光技术MA#6消光的紫外光固化涂层的截面上能很容易发现一些气泡，这是由于要达到目标的光泽水平时配方的黏度较高。

结论

总的来说，新型反应型硅氧烷处理的沉淀二氧化硅技术（用MA#4表示）为紫外光固化涂料配方设计师提供了一种为获得低光外观的新型选择，同时保持低的施工黏度和高的透明度，能获得高度光滑的表面。