UV-coatings worden in veel gebieden voor oppervlaktecoatings gebruikt vanwege hun uitstekende oppervlakte-eigenschappen: hoge sterkte, hoge hardheid, hoge slijtvastheid, hoge glans, hoge bestendigheid tegen oplosmiddelen; UV-uithardingstechnologie is een milieuvriendelijke groene technologie geworden met zijn snelle uithardingssnelheid, lage verontreiniging en energiebesparing. UV-coatings zijn goed voor ongeveer 98% van de stralingsuithardende coatings. Van interieurcoatings zoals vloercoatings en houten meubelcoatings tot industri\u00eble coatings zoals kunststofcoatings, anticorrosiecoatings, motorfietscoatings en autocoatings, steeds meer toepassingen bevestigen Harbourne's idee van \"alomtegenwoordige stralingsuithardingstechnologie\". Omdat UV-coatings buiten worden gebruikt, is weerbestendigheid een punt van zorg geworden. Dit artikel is een inleidende discussie over de weerbestendigheid van UV-coatings.<\/p>\n
1. Het basisconcept van weerbestendigheid
\nDe weerbestendigheid van verf heeft voornamelijk betrekking op de mechanische eigenschappen zoals modulus, sterkte, hechting en optische eigenschappen (zoals kleur- en lichtbehoud), maar ook op veranderingen in de chemische eigenschappen (zoals verbrossing, krijtvorming en corrosie) wanneer de verf wordt blootgesteld aan omgevingsfactoren buiten.
\nOnder invloed van licht, lucht en water (zure regen) omvat het afbraakproces van coatings buitenshuis voornamelijk fotoge\u00efnduceerde oxidatieve afbraak, afbraak door water, thermische afbraak en afbraak door hoogenergetische straling. 2.<\/p>\n
2. De speciale kenmerken van UV-geharde coatings
\nUit de theorie weten we dat door fotoge\u00efnduceerde oxidatieve degradatie, hydrolyse, thermische degradatie en degradatie door hoogenergetische straling de factoren zijn die de degradatie van de weerbestendigheid van het coatingoppervlak veroorzaken. Om de weerstand tegen verwering te verbeteren, moeten de volgende drie factoren zoveel mogelijk worden uitgesloten van de samenstelling van de coating: (1) absorptie van golflengten boven 290 nm, (2) harsen die gevoelig zijn voor waterstofatoomvang en (3) functionele groepen die gevoelig zijn voor hydrolyse.
\nDe samenstelling van UV-coatings heeft echter minstens twee van de bovenstaande punten: de fotoinitiator absorbeert golflengten in het bereik van 200~400nm; de fotoinitiator genereert vrije radicalen met actieve waterstofatomen (van hars of additieven). Daarom hebben UV-geharde coatings vanaf het begin het probleem van weerbestendigheid.
\nHet verweringsprobleem van UV-coatings is voornamelijk foto-veroudering. De speciale kenmerken zijn: het heeft UV-licht nodig om uit te harden en langdurige blootstelling aan UV-licht zal leiden tot de achteruitgang van de filmkwaliteit. Zonlicht bevat UVA en UVB langdurige bestraling uitharding coating is gemakkelijk om de vernet netwerk van carbonyl, aryl en andere lichtabsorberende groepen, evenals resterende fotoinitiator, fotoinitiator promotor (fotosensibilisator) en andere lichtabsorberende onzuiverheden UVB of zelfs UVA absorptie en chemische binding herschikking en veroudering verslechtering. Onder zuurstofomstandigheden buiten kan moleculaire zuurstof gefotosensibiliseerd worden om zeer reactieve enkelvoudige lineaire zuurstof te produceren om oxidatieproducten en fotodegradatie van macromoleculaire polymeren te vormen, en kan ook peroxylradicalen en waterstofvangst, splitsing, verknoping, herschikking en andere reacties vormen. Als gevolg hiervan wordt de modulus kleiner, neemt de vergeling toe, wordt de coatinglaag broos en verslechtert de weerbestendigheid. Daarom is het uiterst belangrijk om de verweringseigenschappen van UV-geharde coatings te begrijpen aan de hand van hun samenstelling.<\/p>\n
3 Factoren die de weerbestendigheid van W topcoat be\u00efnvloeden<\/p>\n
3.1 Samenstelling van hars
\nUV uitgeharde coatings van de ontwikkeling van het harssysteem van onverzadigde polyester systeem overgang naar acrylaat systeem, van de acrylstructuur kan worden geanalyseerd, als het een zuivere acrylaat coating, moet de weerbestendigheid uitstekend zijn, maar vanwege de kosten en de noodzaak voor wijziging en de invoering van andere functionele groepen, die de structurele eigenschappen verandert. Op dit moment zijn de meest gebruikte ter wereld nog steeds epoxyacrylaat- en urethaanacrylaatharsen. Met de volgende experimenten kunnen we de verweringseigenschappen van sommige categorie\u00ebn harsen begrijpen.<\/p>\n
3.1.1 Grondstoffen en formuleringen
\nEATM (standaard bisfenol A epoxy acrylaat hars), UVU6609 (alifatische urethaan acrylaat hars), UVP9200 (polyester acrylaat hars), UVA1000 (pure acrylaat hars), allemaal producten van Longchang chemical company; UVU6200 (aromatisch polyether urethaan UVU6200 (aromatisch polyether polyurethaan acrylaat hars), Longchang chemicali\u00ebn; 1173 (2-hydroxy-2-methyl-1-fenylaceton), Longchang chemicali\u00ebn TPGDA (tripropyleenglycol diacrylaat), Longchang chemicali\u00ebnbedrijf.<\/p>\n
3.1.3 Bespreking van de resultaten
\n(1) Bisfenol A epoxy acrylhars is de meest voorkomende in UV-toepassingen en de voordelen ervan komen tot uiting in de snelle uithardingssnelheid, hoge glans en goede hardheid. Omdat de Ar-O-R in de hars UV-licht boven 290 nm kan absorberen en fotocracking kan ondergaan om vrije radicalen te produceren en deel te nemen aan oxidatieve afbraak, is de vergeling ernstiger bij sterk UV-licht in het begin, maar niet significant onder natuurlijke omstandigheden.
\n(2) Polyurethaan acrylharsen kunnen worden ingedeeld in aromatische en alifatische op basis van de structuur van de - NCO groep die betrokken is bij de reactie. De aromatische carbamaten (Ar-NH-COOR) kunnen ook UV-licht absorberen bij 290 nm en rechtstreeks splijten tot chinonstructuren.
\nDaarnaast zijn de etherbindingen van polyether polyurethanen met etherbindingen ook zeer gevoelig voor fotodegradatie.
\nAlifatische polyurethanen hebben een lichte verkleuring wanneer ze voor het eerst uitharden, maar zijn uitstekend bestand tegen verwering onder natuurlijke omstandigheden en vanwege de rechte ketenstructuur zijn vernette films iets minder alkalibestendig.
\n(3) Zuivere acrylaatharsen hebben een superieure structurele weerbestendigheid. Hoewel acrylaatpolymeren uitstekend bestand zijn tegen veroudering, zijn er veel nadelen als ze worden gebruikt als de belangrijkste hars voor coatings: de uitgeharde film is slecht bestand tegen zuren en alkali\u00ebn, bestand tegen oplosmiddelen en bij koken in een 10% KOH-oplossing gedurende 15 minuten na de vorming van de film zal de film blaasjes vertonen en afbladderen door hydrolyse van het polymeer.
\n(4) Polyester acrylaat hars, als gevolg van de vertakte keten structuur aan de cross-linkage, strakke structuur, betere sterkte, oplosmiddel weerstand te versterken is ook sterk. Maar de polyester synthese deel zal invloed hebben op de vergeling als gevolg van het aantal en de positie van benzeenring en heteroatomen.
\n3.2 Fotoinitiator
\nIn UV-geharde coatings zijn fotoinitiatoren vrije radicale initiatoren. Op basis van de structurele kenmerken kunnen ze worden onderverdeeld in: carbonylverbindingen, kleurstoffen, organische metalen, halogeenhoudende verbindingen, azoverbindingen en peroxyverbindingen. Op basis van het mechanisme waarmee vrije radicalen worden gegenereerd, kunnen ze worden onderverdeeld in splitsingstypes en waterstofextractietypes.
\nOp dit moment is de wereldwijde industri\u00eble toepassing nog steeds voornamelijk vrije radicale type initiator, andere klassen slechts een zeer kleine hoeveelheid in gebruik, en zelfs individuele klassen worden nog steeds alleen gebruikt in het laboratorium. In China zijn er voornamelijk 1173, 184 (1-hydroxycyclohexyl fenyl keton, Longchang chemicali\u00ebn), TPO (2,4,6-trimethylbenzoyl-difenyl fosfine oxide, Longchang chemicali\u00ebn) en andere splitsingstypes en BP (benzofenon, Longchang chemicali\u00ebn), ITX (isopropylthioanthrone, Longchang chemicali\u00ebn), CTX (2,4-dichloorthioxanthrone, Longchang chemicali\u00ebn) en andere waterstofextractietypes.
\n3.2.1 Type splitsing
\nDe fotoinitiator van het splitsingstype wordt toegepast in acrylaatsystemen, die niet gemakkelijk vergelen of een kleine vergelingco\u00ebffici\u00ebnt hebben. De belangrijkste reden is dat de roodverschuiving-golflengte van de gesubstitueerde benzyl klein is en het niet gemakkelijk is om resonantieverkleuring te veroorzaken. De onaangename geur vormt echter een toepassingsbelemmering.
\n3.2.2 Type waterstofextractie
\nDit type fotoinitiator moet worden gecombineerd met verbindingen die actieve waterstof bevatten om bimoleculaire reacties op te wekken en vrije radicalen te genereren om de reactie te bevorderen. De verbindingen die actieve waterstof leveren (ook wel fotosensibilisatoren genoemd) zijn voornamelijk tertiaire amines, triethanolamine, actieve amines en experimenten met verschillende fotosensibilisatoren kunnen hun relatie met het vergelen van de coatinglaag aantonen.
\nDe aanwezigheid van fotosensibilisatoren is waarschijnlijk ook te wijten aan de aanwezigheid van kleuruitstralende groepen: carbonylgroepen geconjugeerd aan amino- of aromatische ringen, die de vergeling en afbraakreactie versterken. Een andere reden is dat de fotoinitiator in UV-coatings zal blijven 1 ~ 2% in het systeem om te reageren, dit deel van de fotoinitiator in natuurlijk licht absorptie van ultraviolet licht veroorzaakt door de resterende dubbele binding diepe verknoping, wat resulteert in verkleuring, scheuren of rimpelen van de coating film.
\n3.3 Monomeer
\nVerschillende monomeren hebben verschillende reactiesnelheden tijdens het uithardingsproces, hoe sneller de reactie, hoe meer dubbele bindingen er achterblijven in het monomeer. De aanwezigheid van functionele groepen met etherbindingen is gevoelig voor fotodegradatie, dus voor TPGDA, DPGDA (dipropyleenglycoldiacrylaat), (EO)TMPTA (ethoxytrimethylolpropaan-triacrylaat), (PO)TMPTA (propoxytrimethylolpropaan-triacrylaat) en andere monomeren met een alcohol-gecondenseerde etherstructuur is meer gevoelig voor fotodegradatiereactie, wordt gemeld dat de ethoxy- dan propyleenoxidestructuur minder stabiel is dan het licht. De lichtstabiliteit van de ethoxystructuur is slechter dan die van de propoxystructuur en de volgorde van lichtstabiliteit onder verschillende conventionele monomeren is.
\nTMPTA > NPGDA (neopentyl glycol diacrylaat) > HDDA > TPGDA > (EO)TMPTA \u2248 (P0)TMPTA<\/p>\n
4 Maatregelen om de weerbestendigheid van UV-topcoat te verbeteren<\/p>\n
4.1 Keuze van hars
\nOm de weerbestendigheid van UV-afwerkingen voor buiten te verbeteren, is het nodig harsen te kiezen die bestand zijn tegen vergeling, verandering in de modulus van de coatingfilm om zich aan te passen aan omgevingsveranderingen, hoge hardheid, goede flexibiliteit en krasbestendigheid. De meest geschikte hars voor deze vereisten is een alifatisch acrylaat polyurethaanhars met meerdere functionele groepen. Om de kosten te drukken, kunnen we ook kiezen voor een combinatie van gemodificeerde epoxyacrylaathars en alifatisch urethaanacrylaat of pure acrylaathars.<\/p>\n
4.2 Keuze van monomeer
\nEr is een tegenstrijdigheid in het gebruik van monomeren: van de huidirritatie moet kiezen voor gealkoxyleerde acrylaatmonomeren, van de weerbestendigheid moet niet kiezen voor gealkoxyleerde acrylaatmonomeren. De auteur suggereert dat de beste keuze van monomeren voor verweringsaflakken als volgt is: TMPTA, HDDA, TPGDA, die fotodegradatie kunnen verminderen.<\/p>\n
4.3 Selectie van fotoinitiatoren
\nDe waterstofverhogende fotoinitiator vergelingsco\u00ebffici\u00ebnt is groter, zou over het algemeen het barstende type moeten kiezen om het vergelen te helpen verminderen, kies gewoonlijk 1173, 184, TPO en andere types in de duidelijke deklaag of gekleurde systeemtoepassingen.<\/p>\n
<\/p>\n
<\/p>\n
| Fotoinitiator TPO<\/span><\/a><\/td>\n | CAS 75980-60-8<\/td>\n<\/tr>\n |
| Fotoinitiator TMO<\/span><\/a><\/td>\n | CAS 270586-78-2<\/td>\n<\/tr>\n |
| Fotoinitiator PD-01<\/span><\/a><\/td>\n | CAS 579-07-7<\/td>\n<\/tr>\n |
| Fotoinitiator PBZ<\/span><\/a><\/td>\n | CAS 2128-93-0<\/td>\n<\/tr>\n |
| Fotoinitiator OXE-02<\/span><\/a><\/td>\n | CAS 478556-66-0<\/td>\n<\/tr>\n |
| Fotoinitiator OMBB<\/span><\/a><\/td>\n | CAS 606-28-0<\/td>\n<\/tr>\n |
| Fotoinitiator MPBZ (6012)<\/span><\/a><\/td>\n | CAS 86428-83-3<\/td>\n<\/tr>\n |
| Fotoinitiator MBP<\/span><\/a><\/td>\n | CAS 134-84-9<\/td>\n<\/tr>\n |
| Fotoinitiator MBF<\/span><\/a><\/td>\n | CAS 15206-55-0<\/td>\n<\/tr>\n |
| Fotoinitiator LAP<\/span><\/a><\/td>\n | CAS 85073-19-4<\/td>\n<\/tr>\n |
| Fotoinitiator ITX<\/span><\/a><\/td>\n | CAS 5495-84-1<\/td>\n<\/tr>\n |
| Fotoinitiator EMK<\/span><\/a><\/td>\n | CAS 90-93-7<\/td>\n<\/tr>\n |
| Fotoinitiator EHA<\/span><\/a><\/td>\n | CAS 21245-02-3<\/td>\n<\/tr>\n |
| Fotoinitiator EDB<\/span><\/a><\/td>\n | CAS 10287-53-3<\/td>\n<\/tr>\n |
| Fotoinitiator DETX<\/span><\/a><\/td>\n | CAS 82799-44-8<\/td>\n<\/tr>\n |
| Fotoinitiator CQ \/ Kamferchinon<\/span><\/a><\/td>\n | CAS 10373-78-1<\/td>\n<\/tr>\n |
| Fotoinitiator CBP<\/span><\/a><\/td>\n | CAS 134-85-0<\/td>\n<\/tr>\n |
| Fotoinitiator BP \/ Benzofenon<\/span><\/a><\/td>\n | CAS 119-61-9<\/td>\n<\/tr>\n |
| Fotoinitiator BMS<\/span><\/a><\/td>\n | CAS 83846-85-9<\/td>\n<\/tr>\n |
| Fotoinitiator 938<\/span><\/a><\/td>\n | CAS 61358-25-6<\/td>\n<\/tr>\n |
| Fotoinitiator 937<\/span><\/a><\/td>\n | CAS 71786-70-4<\/td>\n<\/tr>\n |
| Fotoinitiator 819 DW<\/span><\/a><\/td>\n | CAS 162881-26-7<\/td>\n<\/tr>\n |
| Fotoinitiator 819<\/span><\/a><\/td>\n | CAS 162881-26-7<\/td>\n<\/tr>\n |
| Fotoinitiator 784<\/span><\/a><\/td>\n | CAS 125051-32-3<\/td>\n<\/tr>\n |
| Fotoinitiator 754<\/span><\/a><\/td>\n | CAS 211510-16-6 442536-99-4<\/td>\n<\/tr>\n |
| Fotoinitiator 6993<\/span><\/a><\/td>\n | CAS 71449-78-0<\/td>\n<\/tr>\n |
| Fotoinitiator 6976<\/span><\/a><\/td>\n | CAS 71449-78-0 89452-37-9 108-32-7<\/td>\n<\/tr>\n |
| Fotoinitiator 379<\/span><\/a><\/td>\n | CAS 119344-86-4<\/td>\n<\/tr>\n |
| Fotoinitiator 369<\/span><\/a><\/td>\n | CAS 119313-12-1<\/td>\n<\/tr>\n |
| Fotoinitiator 160<\/a><\/span><\/td>\n | CAS 71868-15-0<\/td>\n<\/tr>\n |
| Fotoinitiator 1206<\/span><\/a><\/td>\n | <\/td>\n<\/tr>\n |
| Fotoinitiator 1173<\/span><\/a><\/td>\n | CAS 7473-98-5<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n <\/p>\n 4.4 Selectie van andere additieven (2) Hindered Amine Light Stabilizers (HALS) en antioxidanten Lichtstabilisatoren Producten uit dezelfde serie<\/strong><\/h2>\n<\/p>\n |