1試驗部分
1.1原材料
樹(shù)脂：丙烯酸酯化的聚酯、二丙烯酸酯齊聚體、CAB551-0.01，國產(chǎn)；
光引發(fā)劑：Irgacure184，國產(chǎn)；
單體：三甲基丙烯酸酯單體、三官能度功能單體，國產(chǎn)；
助劑：TegoRad2200，國產(chǎn)；
溶劑：季戊四醇三丙烯酸酯、丙烯酸乙酯，國產(chǎn)。
1.2儀器設備
VFS-230高速分散機、涂-4#杯、QXPISO刮板細度計、QCJ漆膜沖擊試驗儀、WGG60光澤度計、高溫高濕機、UV機，國產(chǎn)；QUV耐候測試儀、7-IBB-C-CRCA紙帶耐磨儀、PIG-10膜厚儀、JM-IV磨耗儀，進(jìn)口。
1.3涂料配方
五金底材用UV固化涂料配方見(jiàn)表1。
1.4固化條件
在UV機上進(jìn)行漆膜固化，采用1支中壓汞燈強光(120W/cm)照射。固化過(guò)程中無(wú)氮氣保護。
1.5測試方法
黏度：在25℃，用旋轉黏度計測量。
固化速率：用臨界固化速率表示。臨界固化速率定義為：使漆膜表面達到完全固化時(shí)傳送帶的最大允許速度。
附著(zhù)力：將涂層切割成1mm×1mm方格，用600#膠帶測試。
光澤：用光澤度計測定涂膜60°時(shí)的光澤，取平均值。
耐磨性：在一定負載下經(jīng)規定的磨轉次數后，以漆膜的失重量(mg)表示。
硬度：用標準鉛筆測試涂膜硬度。
柔韌性：測試涂膜在彎曲后不斷裂的最小彎曲直徑。
耐沖擊性：用落球式涂膜沖擊試驗儀測試漆膜的耐沖擊性。
耐老化性：將涂料噴涂于金屬鋁板上，在一支UV燈下強光照射至完全固化后，放入QUV耐候測試儀中，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間之后，檢測涂膜的失光情況。
1.6涂料及其涂膜性能
涂料及其涂膜性能測試結果見(jiàn)表2。
2結果與討論
2.1樹(shù)脂、單體的選擇
在設計五金UV固化涂料配方時(shí)，除考慮其整體的固化、轉化速率外，還應考慮主體樹(shù)脂、單體的選擇，因此表1配方中我們多數選擇了酸性的齊聚物。主體樹(shù)脂：搭配提供最基本的配方骨架，保證基本的附著(zhù)力、拉伸率。丙烯酸酯化的聚酯，低黏度、固化速度快，主要提供固化膜良好的柔韌性和一定黏附力。二丙烯酸酯齊聚體提供硬度、快速固化性能和良好的附著(zhù)性，但其過(guò)高的脆性又限制了它在配方中的用量不能過(guò)高，加之在體系中又不可能完全轉化，因此配方中單官能度活性稀釋劑的用量不能太高，這將導致涂料黏度過(guò)大，所以配方中選擇了大量能降低黏度的單體。一方面降低黏度，一方面促進(jìn)涂膜的流平，獲得表面更加平整的固化膜。丙烯酸酯的官能單體和齊聚物能改善底材的潤濕性，且能提供配方的可調整性(高固含量)，降低配方黏度而不影響其性能。三甲基丙烯酸酯單體屬于酸性單體，丙烯酸乙酯對基材有侵蝕性，可提高附著(zhù)力。在整體配方中，三官能度功能單體與丙烯酸類(lèi)預聚體樹(shù)脂有良好的相容性，具有低黏度、高固化速度，可提高固化膜的柔韌性，增強附著(zhù)力，并賦予漆膜良好的耐磨性、硬度及光澤。季戊四醇三丙烯酸酯用于提高交聯(lián)密度、快速固化，柔韌性佳，也作為活性稀釋劑。帶有羥基的多元丙烯酸酯本身黏度較大，羥基可賦予固化膜一定的附著(zhù)力促進(jìn)作用，多官能特性可彌補PUA聚合的活性不足，并提高固化膜的交聯(lián)密度，增加涂料的封閉性能。
2.2CAB在光固化體系中的應用
對CAB551-0.01(醋酸丁酸纖維素)的應用，存在不同的見(jiàn)解。實(shí)際上，CAB促進(jìn)流平是在溶劑揮發(fā)過(guò)程中進(jìn)行的，成膜后會(huì )分布在膜的表面，那主要還是在干燥的前半段過(guò)程，在溶劑揮發(fā)后的半段UV固化過(guò)程中，還必須要有干燥梯度，否則容易出現收縮導致的流平性不良問(wèn)題。選用CAB，主要是看重其在UV涂料中的混溶性，其次是其本身含交聯(lián)性雙鍵，可以微弱地參與UV聚合，與UV涂料形成一個(gè)整體。
2.3光引發(fā)劑的選擇
光引發(fā)劑能吸收紫外線(xiàn)能量，產(chǎn)生游離基，再引發(fā)低聚物及單體實(shí)現聚合、交聯(lián)，使體系固化成膜。選擇光引發(fā)劑應從光引發(fā)效率、價(jià)格、污染、毒性、穩定性等方面考慮。奪氫型光引發(fā)劑黃變系數較大，一般應選擇裂解型光引發(fā)劑。實(shí)驗中采用Irgacure184，可以有效提高涂膜的耐黃變性。光引發(fā)劑用量對涂料固化性能和貯存期有較大影響。當其質(zhì)量分數小于2%時(shí)，固化速率與其質(zhì)量分數成正比；當其質(zhì)量分數大于2%時(shí)，固化速率與其質(zhì)量分數的關(guān)系不大。但其質(zhì)量分數超過(guò)4%時(shí)，涂料貯存期下降。綜合考慮，光引發(fā)劑質(zhì)量分數以3%為宜。
2.4助劑的選擇
流平劑可有效降低涂料表面及組分之間的張力，改善涂料混溶性，增加流動(dòng)性，便于施工，使涂膜表面光滑、平整、無(wú)針孔、縮孔、刷痕和橘皮等表面缺陷。配方中添加含羥基聚二甲基硅氧烷成分的TegoRad2200流平劑，可有效改善漆膜的平滑性、抗劃傷性、流動(dòng)性、流平性和不黏性，試驗表明：添加0.5%TegoRad2200，即可達到不錯的使用效果。
2.5稀釋劑的選擇
光固化涂料中所用的惰性溶劑應當是沸點(diǎn)較低的易揮發(fā)溶劑，即可在濕膜放置閃干過(guò)程中揮發(fā)掉，不易帶入固化膜中。丙烯酸乙酯在本體系中起調節黏度的稀釋劑作用。以季戊四醇三丙烯酸酯作為低聚物交聯(lián)劑，增加交聯(lián)密度，加快固化速度。稀釋劑用量根據要求的黏度在適當范圍內調節。
2.6五金UV固化涂料最常見(jiàn)的問(wèn)題
五金UV固化涂料最常見(jiàn)的問(wèn)題是漆膜干燥后易起麻點(diǎn)，引起麻點(diǎn)的主要原因有2個(gè)：一是樹(shù)脂體系凝膠結構決定的表面驅動(dòng)張力(晶析)，另一個(gè)是稀釋劑的揮發(fā)梯度和溶解力控制。這2個(gè)因素隨固化速率的匹配決定著(zhù)麻點(diǎn)出現的狀況。如果在膜厚較高的前提下，流平越好相當于流平次數越多，一次厚涂相對薄涂就有充足的潤濕、干燥時(shí)間，樹(shù)脂之間的互溶性和稀釋劑的影響因素減少，可顯著(zhù)改善麻點(diǎn)現象。一般來(lái)說(shuō)，固含量高，麻點(diǎn)少。但如果要薄涂，則必須要在流平時(shí)間上做文章才能改善麻點(diǎn)問(wèn)題，包括主體樹(shù)脂的黏度(高官能低黏度)、引發(fā)劑的用量(盡可能少)、稀釋劑的揮發(fā)速率及用量、表面助劑的選用方面都要作相應的調整。
3結語(yǔ)
通過(guò)試驗，選用丙烯酸酯化的聚酯、二丙烯酸酯齊聚體、CAB551-0.01樹(shù)脂為主要成膜物開(kāi)發(fā)出五金底材用UV固化涂料，在紫外光照射下可快速固化，具有優(yōu)異的附著(zhù)力、高光澤、耐磨性和耐老化性，以及良好的耐醇性、耐濕熱性和長(cháng)效貯存穩定性，廣泛應用于汽車(chē)部件、器械、五金電鍍等底材的表面涂飾
