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UV-LED固化石塑地板涂料的应用研究

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UV-LED固化石塑地板涂料的应用研究


石塑(SPC)地板的基材是由石粉与热塑高分子材料在搅拌均匀后再经高温挤压制成的复合板材,兼有木材与塑料的性能与特征,确保地板的强度与韧性。SPC 地板结构自上而下可分为:光固化涂料、耐磨层(PVC)、彩膜层(各种木纹、石纹、地毯纹装饰层)、基料层。作为一种新型环保型复合材料产品,SPC地板不仅具有能再生利用的绿色环保特性,而且其本身具有轻薄、防水、防潮、防滑、高弹性、耐冲击以及防虫、安装简单等优点。

目前SPC地板涂料主要采用汞灯固化的方式,其自身存在的能耗高、产生臭氧、汞污染以及使用不够便捷等缺点不可忽视。UV-LED 固化技术可以规避这些缺点,因此在涂料、油墨、胶粘剂等领域已经开始对汞灯进行逐步取代,但其存在氧阻聚导致的表层固化程度不够高、物理机械性能差的缺点。

针对在UV-LED光固化下自由基的氧阻聚问题,国内外均进行了大量的研究,在实际使用过程中,有光源设备商通过提高LED灯的发光强度,有机械设备商通过增加氮气装置等来缓解表面固化时的氧气影响,虽然这些方式可以成功解决氧阻聚带来的问题,但客户的使用成本会增加,因此难以满足预期。

除了优化设备工艺,在配方设计时可以通过添加除氧剂来消除表面的氧气并生成新的活性自由基。Ligon 等研究发现 UV-LED 固化体系中三苯基膦在木材涂料中具有非常好的抗氧阻聚效果,但是常温贮存下稳定性不够,亚磷酸酯类相比三苯基膦稳定性优异,但是抗氧阻聚效果不及三苯基膦;不同类型胺、含—SiH、—SH 等氢供体不仅与夺氢型光引发剂使用时有克服氧阻聚效果,在裂解型光引发剂体系中同样对氧阻聚有一定的改善;N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)可充当类似于胺的氧清除剂或与氧形成激基复合物以产生活性自由基来减缓氧阻聚的影响。Courtecuisse 等通过共聚焦拉曼显微镜研究了光引发剂浓度、光辐照度、体系黏度、单体的不同结构以及三苯基膦除氧剂等对氧阻聚的影响。

在克服氧阻聚方面,氟改性化合物的迁移性具有独特的优势。Zhou 等用有机氟化物对锆的络合物进行修饰,在 UV-LED 体系中,明显提高了有机锆的反应性,同时可以迁移到涂层表面增加克服氧阻聚的能力。Xie 等制备了分别含有氟、聚硅氧烷、C12和C22长链脂肪烷烃的酰基膦氧类光引发剂,通过对比测试发现,相比 TPO-L(2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯),这4种光引发剂均有不同程度的上层迁移特性,这种上浮的能力可以增加液体表面的局部引发剂浓度,从而降低氧阻聚的影响,提高涂层的表面性能。

阳离子光固化体系是通过光产酸吸收分解,产生超强酸或路易斯酸来引发阳离子低聚物和单体聚合的反应体系,其中超强酸和路易斯酸存活时间长,不会出现自由基被氧气淬灭或耦合而失去活性,因此在某些领域阳离子光固化具有独特的优势。尹祥祥等结合自由基和阳离子体系的优点,合成了一种同时含有甲基丙烯酸酯双键和氧杂环丁烷基团的自由基-阳离子混杂光固化单体,并对其进行性能探究,结果显示该单体组成的混杂体系相比普通混合光固化体系不仅抑制氧阻聚的影响,且表现出优异的物理机械性能。

本文主要结合以往众多学者的研究,研究了UV-LED固化SPC地板涂料,分别通过对汞灯固化的自由基底、面漆进行光引发....


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