紫外固化涂料固化工艺参数的研究

牛娟妮、熊跃斌、秦长喜

摘要

本文研究了UV 固化工艺参数与涂层性能的关系，实验显示涂层厚度影响着涂层的硬度、附着力、柔韧性和耐磨擦性能，UV 固化光源和制造环境对涂层材料性能同样有较大的影响。

设计合理的涂层厚度，选择合适的固化工艺和环境条件，可以获得目标性能的涂层。

前言

自20 世纪60 年代德国拜耳公司推出不饱和聚酯体系的第1 代UV 涂料，并在木器涂料工业上得到初步应用以来，由于其低的VOC 排放的环保特性得到越来越广泛的发展。

我国辐射固化技术虽然起步较晚，但经过20 多年的发展全国UV 涂料的需求量已达到5 万多吨。

UV 固化涂料自第1 代问世以来，凭借其“4E”特点：即Energy（节能）、Ecology（环境友好）、Economy（经济）以及Excellent finishing of radiationcuring（性能优异），呈迅速增长趋势。

据预测，到2015 年，世界范围内UV 固化涂料的产量将达到整个涂料行业总产量的8%以上。

UV 涂料由最初主要用于家具、电器材料等的表面涂装，近十几年已经在电子产品、显示器材及节能环保产品等领域得到了快速发展和普及，UV 涂料也凭借其自身的优势被普遍运用于功能膜材料的表面改性。

功能膜材料的表面改性是通过将UV 涂料涂覆于基材，紫外光照射固化成膜而得到预期功能的表面涂层。有关UV 固化涂料的资料文献很多。

但是对涂料在涂布和固化过程中，不同的工艺条件下，得到的膜层质量和经济生产方面的规律论述较少，研究涂布固化过程的一般规律，也是得到高质量、低成本功能膜的关键。  

本文重点讨论了UV 固化涂料涂布和固化过程的一些规律，从涂层厚度、UV 能量、干燥温度及环境等方面探索总结了影响UV 涂层固化速度和膜层质量的因素：不同涂层厚度、UV 能量对应的膜层性能不同，干燥温度的控制，环境温湿度的影响都会给最终的膜层带来影响。

选择最佳的涂布、干燥和固化条件，保证正确的环境条件，就能经济、高效的得到目标性能的涂层。

实验部分

2.1 试验用原材料

2.2 试验用测试仪器

2.3 实验方法

将涂料各组份按配方比例，充分搅拌溶解后，用丝棒涂布在PET 上，烘箱烘烤挥发溶剂，UV 固化机固化成膜。

2.4 结果测试

2.4.1 涂层附着力

参照GB9256- 88 方法，通过划格实验的方法判定涂膜的附着力。

2.4.2 涂层硬度

参照GB6739- 86 方法，使用涂膜铅笔划痕硬度仪测试涂层的铅笔硬度。

2.4.3 耐溶剂性

浸泡乙酸乙酯，观察膜层表观变化。

2.4.4 柔韧性

参照GB/T1731- 93。将带基材的涂膜在1- 3 秒内绕轴棒弯曲180 度后，观察弯曲部位漆膜开裂情况，记录引起开裂的最小轴棒直径。

结果与讨论

3.1 涂膜厚度对膜层性能的影响

膜层厚度是涂层最基本的要素。UV 固化涂层固化成膜后，合适的涂层厚度，可以得到合理优秀的膜层性能。....