51 紫外线(UV)固化涂层的配制及固化.doc

实验序号：51
实验名称：紫外线(UV)固化涂层的配制及固化
专业：实验日期：报告日期：
班级：学生姓名:学号：
实验地点：
指导老师：实验成绩：
一、实验目的
(1)了解紫外线固化的基本原理。
(2)学习和掌握紫外线固化涂层的基本组成、配制方法、黏度测定、涂层涂布方式、漆膜光泽的测量与紫外线固化方法等基本操作。
二、实验原理
紫外线(UV)固化的基本含义就是利用UV为能源，引发具有化学活性的液体配方，在基体表面实现快速反应的固化过程。光敏涂层是光聚合反应的具体应用之一，即在光（一般为紫外线）作用下引发聚合或交联反应，从而达到固化目的。与传统的溶剂涂层体系相比，紫外线固化涂层具有以下优点：
(1)固化速度快，可在数十秒时间内固化，且不含挥发性有机溶剂，有利于环境保护；
(2)室温固化，工作场地无污染，快速生产，节省能源，节约空间；
(3)涂层高光泽，能赋予产品独特性能。
紫外线固化涂层体系主要由预聚物、光引发剂或光敏剂、活性稀释剂以及其他添加剂（如着色剂、流平剂及增塑剂等）构成。
预聚物是紫外线固化涂料中最重要的成分，涂层的最终性能（如硬度、柔韧性、耐久性
等）在很大程度上与预聚物有关。作为光敏涂料预聚物，应该具有能进一步发生光聚合或光
交联反应的能力，因此必须带有可聚合的基团。为了取得合适的黏度，预聚物通常为相对分
子质量较小(1000～5000)的低聚物。预聚物的主要品种有环氧丙烯酸树脂、不饱和聚酯、
聚氨酯丙烯酸酯等。
光引发剂在光照下分解成自由基或阳离子，引发聚合反应。
活性稀释剂实际上是可聚合的单体，使用最多的是单官能团或多官能团的（甲基）丙烯
酸酯类单体。活性稀释剂在光固化前起溶剂的作用，调节黏度便于施工（涂布），在聚合过
程中起交联作用，固化后与预聚物一起成为漆膜的组成部分。活性稀释剂对涂膜的硬度与柔
顺性等性能也有很大影响。
三、实验试剂及仪器
药品：丙烯酸环氧树脂，丙烯酸酯，丙烯酸羟乙酯，TMPTA，CibaDaracure1173（2-
羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮），助剂等。
仪器：紫外线固化仪，光泽计，工字形漆膜制备器，漆刷(宽25～35mm)，喷枪(喷
嘴内径0.75～2mm)，电热鼓风恒温干燥箱。玻璃板：尺寸为90mm×120mm×(2～3)mm的试板。
钢板（普通碳素钢）：尺寸为50mmX120mm×(0.45～0.55)mm或65mm×150mm×图4-31涂一4黏度计单位：mm(0.45～0.55)mm的试板。
铝板：尺寸为50mm×150mm×(1～2)mm的试板。
秒表（分度为0.2s），承受杯（50mL量杯、150mL搪瓷杯），涂-4黏度计（图4-31）。
涂-4黏度计的上部为圆柱形，下部为圆锥形的金属容器。内壁粗糙度为Ra0.4μm，锥形底部有漏嘴。在容器上部有一圈凹槽，作为多余试样溢出用。黏度计容量为100mL，漏嘴是用不锈钢制成的，其漏嘴长(4±0.02)mm，锥体内径4mm。黏度计总高度为72.5mm，锥体内部的角度为81°±15’，圆柱体内径49.5mm。
四、实验操作
1．涂膜液的制备
采用下列组分按质量分数配比，并在35～50℃的温度下在烧杯中混合均匀。
刷涂法（或漆膜制备器法）喷涂法
丙烯酸环氧树脂55%45%
丙烯酸丁酯25%30%
己二醇二丙烯酸酯(HDDA)—10%
丙烯酸羟乙酯10%—
丙烯酸-2-乙基己酯(EHA)—4%
三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)5%5%
CibaDaracure11734%4%
助剂1%2%
2．涂膜液黏度的测定
涂-4黏度计法步骤如下。
(1)清洁、干燥涂-4黏度计测定前后均需用纱布蘸溶剂将黏度计擦拭干净，并干燥或用冷风吹干。对光检查，黏度计漏嘴等应保持洁净。
(2)处理试样将试样搅拌均匀。必要时可用200目筛过滤。
(3)使用水平仪，调节水平螺钉，使黏度计处于水平位置。在黏度计漏嘴下放置150mL搪瓷杯。
(4)用手指堵住漏嘴，将(25±1)℃试样倒满黏度计中，用玻璃棒或玻璃板将气泡和多余试样刮入凹槽。迅速移开手指，同时启动秒表，待试样流束刚中断时立即停止秒表。秒表读数即为试样的流出时间(s)。
(5)按上步骤重复测试。两次测定值之差不应大于平均值的3%，取两次测定值的平均值为测试结果。
3．涂膜的制备
涂膜的制备是进行各种涂膜检验的第一步。要正确地评定涂膜的性能，制备均匀、一定厚度的漆膜试板是关键。常用的涂膜方法有：刷涂、喷涂、浸涂等，这些实施的方法其实质都是为了将涂料均匀涂布于各种材料表面上，制成涂膜以供检验涂膜的性能。涂漆前将试样搅拌均匀，必要时混合均匀的试样可用200目滤布过滤。
4．漆膜的固化
将漆膜先在60℃干烘箱放置10～15min，再平放入紫外线固化机进行固化。然后进行各种漆膜的性能测试。请参见实验40