如何正确选用UV涂料光引发剂


光固化技术,作为一项环保节能的新技术,其关键的要素之一在于光引发剂的选择与应用。光引发剂,亦被称为光固化剂,它拥有独特的性质:能在紫外光(250-400nm)或可见光(400-800nm)范围内吸收特定波长的能量。当光引发剂吸收这些能量后,它们会被转化为化学能,并产生自由基或阳离子等活性物质,这些活性物质将引发单体进行聚合交联,从而实现材料的固化。光引发剂是光固化涂料不可或缺的核心成分,它对于光固化涂料的光固化速率具有决定性的影响,是确保涂料快速、高效固化的关键所在。

在光固化涂料的配方中,光引发剂作为非成膜物质,其添加量远低于低聚物和活性稀释剂,通常控制在1-5%的范围内。若添加量不足,可能导致涂料固化不完全,使得漆膜产生粘腻、黏糊的现象。若添加过多,过量的光引发剂则会引发其他问题,如固化速度过快、流平性差、起泡和起皮等。所以光引发剂及其光化学反应产物均不应损害固化后涂层的化学和物理力学性能。

一、常用光引发剂的分类

光引发剂的分类,可以根据其吸收辐射能的不同,分为两类:紫外光引发剂和可见光引发剂。紫外光引发剂主要吸收的是紫外光区(波长范围在250-400nm)的能量,而可见光引发剂则主要吸收可见光区(波长范围在400-800nm)的能量。

根据引发机理的不同,光引发剂又可分为自由基聚合光引发剂和阳离子光引发剂,其中自由基聚合光引发剂的应用最为广泛。而在这两种类型中,根据它们产生自由基的作用机理差异,自由基型光引发剂又可细分为裂解型光引发剂和夺氢型光引发剂两类。

二、选择光引发剂的要点

选择UV光引发剂建议考虑如下影响因素:

1、光引发剂的吸收光谱与光源的发射光谱是否相匹配。光谱匹配是光固化过程中的关键原则,它要求光引发剂的吸收光谱与所用光源的发射光谱高度吻合,以确保光能能够被光引发剂有效吸收并转化为化学反应所需的能量。可以通过同时使用几种不同的光引发剂,使其在不同波长的范围内都能引发固化,相较于单一光引发剂,其固化速度通常更为迅速。

2、光引发剂的效率。这包括产生活性中间体的量子产率以及活性中间体的反应活性。高效的光引发剂可以更快速地促进光固化反应,提高生产效率。即光引发效率高,活性中间体(自由基或阳离子)产率高,且产生的活性中间体具有较高的反应活性。

3、对于有色体系,由于颜料在紫外区域具有不同的吸收特性,因此选择光引发剂时,需要综合考虑颜料对紫外光的吸收影响。深色漆容易出现深层的光引发剂难以吸收到足够的能量来有效引发聚合反应的问题,这最终可能导致漆面深层的固化效果不佳。特别是在黑色漆中,这种现象更为显著,经常会导致附着力不良,甚至在百格测试中出现掉漆的现象。选择受颜料紫外吸收影响最小的光引发剂,可以确保光固化反应的顺利进行。

4、所选的光引发剂应具备良好的溶解性,能够在活性稀释剂以及低聚物中充分溶解。良好的溶解性有助于光引发剂在体系中的均匀分布,从而提高光固化效果。

5、选用的光引发剂要符合低气味、低毒性以及无环境污染特性。特别是光引发剂的光解产物必须满足低气味和低毒性的要求,以确保使用过程的安全性和环保性。

6、光引发剂的挥发性和迁移性。光引发剂应表现出不易挥发的稳定性,并且不易发生迁移现象,低挥发性和迁移性的光引发剂可以减少对环境的污染和人体的危害

7、光固化后不能发生黄变现象,这对于底材是白色、浅色及无色体系特别重要,因为任何色彩变化都可能显著影响产品的外观和质量。同时,光引发剂在老化时也不应引起聚合物的降解,以确保其持久性和稳定性。

8、光引发剂需具备良好的热稳定性,这确保了材料在高温条件下的可靠性和耐久性。其次,材料还需展现出色的贮存稳定性,意味着在储存过程中不易分解或产生其他不利的副反应,从而保证了材料在长时间储存后仍能维持其原有的性能和质量。

9、光引发剂的合成难易程度和成本。使用的光引发剂应价格合理且易于获取,容易合成且成本较低的光引发剂可以降低生产成本,提高市场竞争力。

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