光固化涂料的组成分析及应用案例

光固化涂料的组成分析及应用案例

近年来随着人们节能环保意识增强，光固化涂料具有有机挥发物（VOC）少、环境友好，固化速度快、生产效率高，能量利用率高、节省能源，固化产物物理、化学性能稳定等特点，光固化涂料的应用得到了迅速发展。目前，光固化涂料不仅大量应用于纸张、塑料、金属、玻璃、陶瓷等基材，而且成功应用于光纤、印刷线路板、电子元器件封装等材料。

光固化涂料的组成：

1. 光固化树脂

2. 光引发剂

3. 活性稀释剂

4. 添加剂

01、光固化树脂LIGHT CURING RESIN

光固化树脂是指含有在光照条件下能发生光固化反应的基团如不饱和双键和环氧基的低聚物，如聚氨酯丙烯酸酯（PUA）、环氧丙烯酸酯（EA）、聚酯丙烯酸酯（PEA）等。光固化树脂是决定光固化涂料涂膜性能的主要因素，亦是涂料中含量最大的组分之一。

聚氨酯丙烯酸酯（PUA）是异氰酸酯中异氰酸根与长链二醇和丙烯酸羟基酯中的羟基经两步反应形成氨酯键而制得。合成路线如下：

环氧丙烯酸酯（EA）是环氧树脂和丙烯酸或甲基丙烯酸经开环酯化制得。合成路线如下：

聚酯丙烯酸酯（PEA）是由低分子量的聚酯二醇经丙烯酸酯化而制得，其合成方法有多种如丙烯酸、二元酸与二元醇一步酯化，二元酸与二元醇先合成聚酯二醇再与丙烯酸酯化，二元酸与环氧乙烷加成再与丙烯酸酯化等。

02、光引发剂PHOTOINITIATOR

光引发剂是一种能直接或间接吸收辐射能后，从基态跃迁到激发单线态，经系间跃迁至激发三线态；在激发单线态或三线态经历单分子或双分子化学作用后，产生能够引发单体聚合的活性中间体（自由基或阳离子）。光引发剂分为自由基引发剂和阳离子光引发剂，其中以自由基光引发剂应用广泛。

03、活性稀释剂REACTIVE DILUENT

活性稀释剂是具有可聚合的反应性官能团，能参与光固化交联反应并对光固化树脂起溶解、稀释、调节黏度作用的有机小分子单体或功能性单体。

按固化机理，活性稀释剂分为自由基型和阳离子型，自由基型活性稀释剂 主要有丙烯酸酯单体，阳离子型为具有乙烯基醚或环氧基的单体。

按分子中反应性官能团的多少，活性稀释剂分为单官能团、双官能团和多官能团活性稀释剂。活性稀释剂的可反应性官能团越多，光固化反应活性越高、光固化速度越快、交联密度大，有利于提高固化涂膜的物理力学性能和化学耐抗性。

单官能团活性稀释剂 主要有丙烯酸酯类和乙烯基类，如甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、甲基丙烯酸异丙冰片酯(IBOA)、甲基丙烯酸四氢呋喃甲酯(THFFA)，和苯乙烯(ST)、醋酸乙烯酯(VA)及N-乙烯吡咯烷酮(NVP)等。

双官能团活性稀释剂有1.6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)、新戊二醇二丙烯酸酯(NPGDA)、二缩丙二醇二丙烯酸酯(DPGDA)和三缩丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)等。

多官能团活性稀释剂由于分子量大，黏度高，稀释效果相对较差，沸点高，挥发性低，收缩率大，导致涂膜脆性大，因此其主要是针对使用要求调节特定性能如加快固化速度、增加干膜的硬度、提高干膜耐刮性等。如三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（TMPTA）、季戊四醇四丙烯酸酯（PETTA）、二季戊四醇五丙烯酸酯（DPPA）、二缩三羟甲基丙烷丙烯酸酯（DTMPTTA）等。

04、添加剂TADDITIVE

添加剂包括颜料、填料和功能助剂

颜料是提供涂层一定的颜色并对底材遮盖，同时改善涂层某些性能如提高涂层强度和附着力，增加涂层光泽，增强涂层的耐光耐候性等。白色颜料主要是二氧化钛、氧化锌和锌钡白等。黑色颜料是炭黑、石墨、氧化铁黑和苯胺黑等。彩色颜料包括红色、黄色、蓝色等多种颜料。

填料是增加涂层厚度并降低涂料成本，同时对涂料的流变性和物理力学性能，提高涂层的耐磨和耐久性。常有有碳酸钙、硫酸钡、二氧化硅、氢氧化铝和滑石粉等，因它们的折射率与低聚物和活性稀释剂接近，所以对基材无遮盖力。

功能助剂通常有消泡剂、流平剂、润湿分散剂、消光剂、附着力促进剂等，此类助剂的加入量均不高。

光固化涂料的应用案例分析

光固化涂料因其优异的产品特点及环保特性，目前在3C行业应用非常广泛，主要是有色底漆和保护底漆并提高光泽、耐候、耐磨及耐化学性的面漆。本文以3C行业的光固化涂料为案例，分析了一款键盘用面漆组成基础配方如下：

序号	组分名称	含量%	功能
1	聚氨酯丙烯酸酯（PUA）	65.0-75.0	光固化树脂
2	甲基丙烯酸异丙冰片酯（IBOA)	10.0-15.0	活性稀释剂
3	三缩丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)	6.0-10.0
4	三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（TMPTA）	2.0-6.0
5	1-羟基-环己基苯酮 （184）	2.0-3.0	光引发剂
6	二苯基-(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧化磷 (TPO)	0.2-0.6
7	润湿剂	0.1-0.5	添加剂
8	流平剂	0.1-05
9	附着力促进剂	0.1-0.5

深圳八六三材料对于光固化涂料分析有着丰富的研究分析经验，通过检测分析来判定光固化树脂、活性稀释剂、光引发剂、添加剂种类，分析出各物质成分含量，对比分析产品差异，助力研发改进产品性能。也可以根据客户要求协助光固化涂料的开发。