摘要：对UV淋涂漆的消光机理和影响因素进行了实验探讨，提出应改进配方中低聚物，单体，消光剂，引发刺以及成膜条件来提高消光效率。

     关键词： UV固化涂料；淋涂；消光

     O、前言

     UV固化涂料作为20世纪70年代开始崛起的一种新材料，因其具有固化速度快、涂层性能优异，可涂装热敏基材、节省能源、无溶剂排放等特点而得到日益广泛的应用。亚光涂膜能给人以优雅、舒适的感觉，柔和的光泽给人以美的享受。在国外的家具地板涂料中有95％是亚光涂料，在中国，家具涂料也正从亮光走向亚光，目前在国内有80％的家具面漆是亚光涂料。

    UV固化漆由于固化快，效率高，适合大规模的流水线生产，虽然UV漆可以喷涂、辊涂和淋涂，但在面漆的施工中，绝大多数还是以淋涂为主。高光UV涂料的应用较早，已比较成熟，但对于紫外光固化亚光涂料的报道尚不多见。湖南大学张申等人曾研究过UV辊涂亚光漆。对于UV漆来说，不同的施工方式，其消光的效果是不一样的。本文就UV淋涂亚光漆的影响因素作一些探讨。

    1、UV漆的消光机理

    紫外光固化涂料是由光引发剂在UV光的引发下产生自由基，发生碳碳双键交联成膜。从其它类涂料成膜机理可知，只要是双键交联成膜，交联密度大，缩短成键间的距离，光泽偏高 在这里有人认为光固化体积缩小，应该容易消光，值得提醒的是这里的缩小不是收缩起皱而是分子间距离减小，是表面更刚化，更结实，光泽更高。

    按常规的消光机理，首先要考虑赋予表面一定的粗糙度，肉眼观察到的凹凸不平会影响美观，因此形成细致的粗糙面主要靠漆膜干燥收缩来调整；另一方面要人为的添加微粒粒子(小于10μm)制造粗糙度。对于UV涂料来说，也有类似的处理：一是减少交联密度，改变一些交联结构；二是增加消光粉使其漆膜发生散射而消光。另外，由于UV固化的特殊性，比如漆膜涂布量大，流平时间短，硬度也要好，还有诸多方面因素值得考虑。

    2、实验部分

    2.1实验配方

制备本实验的UV淋涂漆配方见表1。

表1 UV淋涂漆配方

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    2.2 产品性能

按表1的配方制成涂料，取100kg上机(采用大连国森木工机械的LMJ610型淋涂机)循环0.5h后，在90cmX45cm的枫木板上涂布100g，流平15s后固化(采用大连国森木工机械的GHJ610―43A型光固化机)，大约以700mJ/cm2的辐射功率固化，相关涂料性能见表2。

表2 涂料性能

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    3、结果讨论

    3.1低聚物的影响

    低聚物在光固化组成中所占比例较大，它和单体一起往往占到整个配方质量的90％以上，是光固化配方的基本组成，构成固化产品的基本骨架，即决定固化后产品的相关性能，如硬度、柔韧性、光学性能和耐老化性等，所以选择低聚物和单体对整个配方性能是极其重要的。

    目前光固化涂料使用的低聚物主要包括不饱和聚酯、环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、丙烯酸酯化的聚丙烯酸酯。在自由基固化的低聚物中，丙烯酸酯类具有固化快、成膜性好等特点，因而应用广泛。我们选择了3类应用较多的环氧丙烯酸酯(EA)、聚氨酯丙烯酸酯(PUA)、聚酯丙烯酸酯(PEA)，按照表1的配方作对比试验，测得有关消光结果见表3。

表3 几种低聚物的消光性对比试验

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    由表3可知，环氧丙烯酸酯的成膜光泽高，固化速度快，硬度高，比较难消光；聚酯丙烯酸酯易消光，但漆膜较软，固化慢；聚氨酯丙烯酸酯性能适中．但成本较高，通常选用环氧丙烯酸酯和聚氨酯丙烯酸 酯搭配使用效果较好，既能消光又能提高漆膜性能。

    3.2单体的影响

    单体在光固化涂料中是一种反应性稀释剂，它的主要功能是降低粘度和调节固化性能。常见丙烯 酸酯单体按丙烯酸酯官能团分为：单官能团单体如EHA、HEMA、HEA等；双官能团单体，如HDDA、TPGDA、NPGDA等；三官能团单体，如TMPTA、PETA等；多官能团单体，如双季戊四醇五丙烯酸酯。通常 情况下，单官能团的单体固化慢，易消光；多官能团 单体固化快，不易消光。单官能团单体成膜较软，为了调整固化速度和漆膜的硬度，通常要选择性的添加部分多官能团的单体，但要严格控制其添加量。

    3.3消光剂的影响

    原则上许多用于普通溶剂型涂料的消光剂都适用于光固化涂料体系。目前的消光剂主要有3类：硅藻土、气相二氧化硅、金属盐类(通常指硬脂酸锌类)。这3类消光剂用于光固化体系的有关性能见表4。

表4 3种消光剂在UV 涂料中的性能比较

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    对于光固化体系，考虑施工使用中的一些具体条件，特别是淋涂施工，一般要求加热用泵要循环作业，而加热水温通常要大于60℃ (某些导热不好的油箱甚至底部要加热到90℃)。所以体系易发生沉淀、不易消泡，加之体系难消光，因此要认真选择特殊的经表面处理的二氧化硅消光剂。

    虽然采用处理的二氧化硅消光剂有利于光固化淋涂漆的消光，但是，不同的表面物质处理的结果是不一样的，如用一般的聚乙烯蜡处理，会使其迁移到液体表面。一槽油漆前后作业的光泽相差较大，这主要是由于聚乙烯蜡与油漆的相容性较差，加之其表面张力低，很容易分层。一般说来，应选择相容性较好又耐高温的有机物(包括一些特殊蜡)来处理二氧化硅。

    综上所述，我们选择颗粒直径在5～6μm ，吸油量在(50～100)g／100g，经特殊有机物处理的二氧化硅消光剂作为光固化淋涂漆的消光剂。

    3.4光引发剂的影响

    光引发剂虽然用量较少，却是光固化涂料的必备物质，其起的作用极其关键。市场上主要有两类光引发剂：一类是夺氢型的，如二苯甲酮／活性胺类，此类引发剂特点是成本低、泛黄性大、表面固化快；另一类是裂解型的，如2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮(1173)，它引发效率高、耐黄变、液态便于操作。我们用上面两种引发剂在配方1中测试对光泽的影响，其结果见表5。

表5 光引发剂对光泽的影响

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    从表5可知，二苯甲酮与活性氢物质搭配使用，能很好地解决氧阻聚问题，但不适合用于亚光淋涂，仅适用于高光泽固化体系。而裂解型光引发剂固化是表干与实干基本一致，有利于在固化的同时亚光粉上浮形成凹凸不平而降低光泽。所以在淋涂亚光 漆中使用l173较合理。

   3.5成膜条件

    同样一份光固化亚光淋涂漆，改变操作条件，会得到一系列不同的光泽效果。

    3.5.1涂布量对光泽的影响

    按表1配方制备亚光淋涂漆(下同)，在25℃下淋涂枫木木板，固化速度15m／min(约700mJ／cm2能量)，不同涂布量对光泽的影响见表6。

表6 涂布量对光泽的影响

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    3.5.2辐射功率对光泽的影响

    通过调整灯与照射屋面之间的距离来得到一系列不同的辐射功率，研究辐射功率对光泽的影响，具体结果见表7。由表7可见，辐射功率越低，漆膜光泽越低。我们发现特别是第一支灯的影响最大。

表7 辐射功率对涂膜光泽的影响

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    3.5.3流平环境温度对光泽的影响

    亚光淋涂漆经淋涂施工后，通过红外调整流平环境温度可以得到一系列不同的光泽，这个试验在冬季比较明显，我们在室温为5℃的环境下调整红外线加热温度，流平15s后在同一条件下固化，其结果见表8。

表8 流平环境温度对涂膜光泽的影响

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    曾春龙等人对不同系列消光剂的影响作了比较系统的研究，研究表明用未处理的二氧化硅消光剂在环境温度变化下影响不是那么明显，用其它表面处理的结果就有较大的差别，其影响机理也不同。

    4、结语

    通过对UV淋涂亚光漆的试验研究，探讨了从组成中的低聚物、单体、消光剂、引发剂及成膜条件等方面进行改进和调试，结合淋涂施工条件，得到最佳的消光效果。