涂料文集
UV固化涂料用新型高效光引发剂的研制开发
吴光辉 ( 青岛帝科精细化学有限公司,山东青岛 266101)
摘要:为了进一步拓展紫外光固化涂料的用途,解决黄变问题 ,设计了紫外光敏感性和引发活性非常高的新型光引发剂—— 丙烯酸甲酯基三乙酰基甲烷,并用 1H — NMR 13C — NMR 、 GC — MS 进行了表征。
关键词:光引发剂;乙酰丙酮;丙烯酸甲酯基三乙酰基甲烷;紫外光固化涂料
紫外光固化粉末涂料 ( 简称 uV 固化粉末涂料 ) 是 一 项将传统粉末涂料和 uV 固化技术相结合的新技 术,兼备两项技术的优点,特别适合于需要环境保护、 低温涂装、快速固化、高效率生产的场合。目前 uv 固化粉末涂料已解决了常规热固性粉末涂料不能用于热敏材料的问题。 uV 固化粉末涂料属“ 4E ”技术,而且具有非常大的市场潜力,因此,对它的研究出现了日 新月异的发展。
uV 固化粉末涂料组分有:光引发剂、主体树脂、固化剂和各种助剂。这种涂料以高能量的紫外光作为固化能源,由涂料中的光引发剂吸收紫外光,分子从基态跃迁到活泼的激发单线态,还可继续经系间窜越,跃迁至激发三线态。在其激发单线态,也可能是在激发三线态经历单分子或双分子化学作用后,产生活性碎片,这些碎片可以是自由基或离子,从而引发体系中光敏树脂和活性稀释剂中的不饱和键聚合,使涂膜完成固化。因此光引发剂是配方中必不可少的组分,光引发剂的物理和化学性质对光引发、光聚合反应过程的控制非常重要。根据光引发机理分类, uV 固化粉末涂料中使用的光引发剂主要有自由基型和阳离子型。阳离子型光引发剂引发体系由于存在固化时间长、相对分子质量增长缓慢和少量的水对聚合反应有非常明显的阻聚作用等缺点,因此很难实现商业化和工业化。目前商业化应用比较广泛的还是自由基型光引发剂,它的优点是水对体系无阻聚作用、固化速率快,能够得到具有良好装饰效果和优良耐候性的涂层。
自由基型光引发剂有裂解型和提氢型两大类。提氢型引发剂主要有二苯甲酮类和硫杂蒽酮类等,这类 引发剂必须有供氢体 ( 胺、醇胺 ) 作为协同成分,否则无 引发效果。裂解型光引发剂多以芳基烷基酮衍生物为主,比较有代表性的有苯偶姻及其衍生物、苯偶酰缩酮 衍生物、二烷氧基苯乙酮、仅一羟烷基苯酮、仅一胺烷基 苯酮、酰基磷氧化物、芳基过氧化酯化合物、苯甲酰甲酸酯等。虽然目前市场上销售的光引发剂品种非常多,但却不适合制备较厚的固化材料,主要原因在于光引发剂的光敏感度和光引发活性还不够高;另外这些光引发剂品种都含有苯环或杂原子结构,由于含苯环或杂原子的自由基容易相互碰撞,产生带有发色基团的较大共轭体系,导致产品在使用过程中“黄变”。光引发剂的光敏感性不足和容易导致产品在使用过程中产生“黄变”这 2 个问题成为限制紫外光固化材料发展的瓶颈。因此设计开发含有多个乙酰基的新型高效光引发剂丙烯酸甲酯基三乙酰基甲烷,光敏感度和引发活性都将会非常地高,而且以乙酰基作为新型引发剂的自由基,不含苯环结构,难以生成较大共轭体系,可有效解决黄变问题。为了合成这个化合物,设计了 2 条合成路线。
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