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光—热双重固化涂料的贮存稳定性和固化反应动力学

刘宏宇  
【摘要】:紫外光固化涂料具有固化速度快、环境污染小、能量消耗低等优点,在当今强调生态环保、节能减排的大环境下具有较大的技术优势和发展潜力。但紫外光固化涂料难以应用于超厚涂层及复杂物件的涂装,因此双重光固化、混杂光固化技术应运而生,补充了紫外光固化技术的不足,拓展了紫外光固化技术的应用范围。本课题合成光-热双重固化涂料,研究其贮存稳定性及固化反应动力学。论文从树脂合成配方及涂料配方两方面着手,对光-热双重固化环氧丙烯酸酯涂料的贮存稳定性进行研究。研究了环氧丙烯酸酯树脂合成过程中丙烯酸用量、催化剂用量及阻聚剂对树脂贮存稳定性的影响,结果表明,最优树脂合成配方为:羧基与环氧基比例1.03:1,催化剂三乙胺用量0.9%,阻聚剂用量0.02%。合成的树脂可在50℃下加速贮存20天黏度无大幅上涨,贮存稳定性良好。为了制备出贮存稳定性优良的紫外光固化涂料,采用上述环氧丙烯酸酯树脂,研究了活性稀释剂、光引发剂、阻聚剂等对涂料贮存稳定性的影响,用红外光谱、凝胶渗透色谱等表征了涂料在贮存后发生的变化。结果表明,加入20~30 wt%活性稀释剂、3 wt%光引发剂Darocur 1173,0.04 wt%阻聚剂对羟基苯甲醚时,体系具有较好的贮存稳定性,能加速贮存7天以上而保持性能稳定。加速贮存7天后,重均分子量和数均分子量分别增加393 g/mol和403 g/mol,C=C双键含量仅损失4.9%,贮存后漆膜性能无差异。通过改变涂料中活性稀释剂、光引发剂、颜料等因素,对光-热双重固化环氧丙烯酸酯涂料的固化反应动力学进行了研究,获得了较好的固化效果。结果表明,涂料中活性稀释剂对漆膜的固化有较大影响,活性稀释剂含量为10 wt%时漆膜反应较完全,凝胶含量可达90%;将Darocur 1173与Igacure 819按质量比1:1复配使用,可拓宽光引发剂的紫外光吸收范围,提高引发效率,但当复配引发剂浓度超过4 wt%时,自由基发生双基偶合终止的机率增大,引发效率出现下降。经紫外光辐射10 s后,漆膜凝胶含量可达90%以上,光泽度95~105,附着力0~1级,铅笔硬度1~2 H,漆膜丰满度高,耐磨性、耐碱性、耐醇性优良。本课题研究使涂料不仅可以满足物件的三维涂装及超厚涂层的完全固化,而且延长了涂料的贮存期限,避免涂料因贮存导致性能下降甚至报废,拓宽了紫外光固化涂料的应用范围。


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