Les principaux composants des revêtements durcissables aux UV comprennent généralement des oligomères, des photoinitiateurs, des diluants actifs et des additifs. Ce qui suit décrit brièvement la composition et les caractéristiques de performance des revêtements durcissables aux UV.
Les oligomères dans les revêtements durcissables aux UV sont équivalents aux résines dans les revêtements ordinaires, et ce sont des substances filmogènes qui jouent un rôle majeur dans la performance des revêtements.
Structurellement, les oligomères doivent avoir des groupes photodurables, tels que des doubles liaisons insaturées ou des groupes époxy, et appartenir à des résines photosensibles. La sélection des oligomères est une étape importante dans la conception de formulation des revêtements durcissables aux UV.
Les oligomères utilisés dans les revêtements photodurcissables à radicaux libres sont principalement diverses résines acryliques, telles que la résine acrylique époxy, la résine acrylique polyuréthane, la résine acrylique polyester, la résine acrylique polyéther, la résine ester acrylique, etc. Les plus couramment utilisés sont la résine acrylique époxy et la résine acrylique polyuréthane.
Les oligomères utilisés dans les revêtements photodurables cationiques ont des groupes époxy ou éther vinylique, tels que la résine époxy et la résine d'éther vinylique.
La sélection des oligomères dansRevêtement UV cationiqueDevrait prendre en compte de manière exhaustive les facteurs suivants: faible viscosité, taux de durcissement UV rapide, bonnes propriétés physiques et mécaniques, température de transition vitreuse, taux de retrait de durcissement, faible toxicité et faible irritation.
Le polyester insaturé est généralement utilisé pour les revêtements de bois durcis par UV, avec des coûts inférieurs et presque équivalents aux revêtements à base de solvants traditionnels. Avec la baisse continue des prix des autres types d'oligomères, leur performance est beaucoup plus élevée que celle des systèmes de polyester insaturé, et leur part de marché a progressivement diminué.
La synthèse de l'époxy acrylate est relativement facile, et son prix a progressivement approché le niveau de polyester insaturé. Il a d'excellentes performances dans le taux de durcissement, la dureté du film de durcissement, la résistance aux solvants, la résistance à la corrosion, la résistance à la traction et les performances d'adhérence à la plupart des substrats. Il a un rapport de performance de coût élevé et est devenu la matière première préférée pour les formulations actuelles de revêtement durcissable aux UV.
Le défaut de l'acrylate époxy est que son produit de durcissement est dur et cassant, généralement utilisé en combinaison avec de l'acrylate d'isooctyle, de nouveaux diluants actifs d'acrylate ou des résines avec une bonne flexibilité.
L'acrylate de polyuréthane peut obtenir à la fois des films et des revêtements à haute dureté avec une bonne flexibilité en fonction de ses caractéristiques structurelles. Généralement, des structures d'acrylate de polyuréthane avec des segments souples plus longs sont utilisées sur les revêtements. La principale caractéristique de l'acrylate de polyuréthane est que le film de durcissement a une excellente flexibilité, une adhérence à la plupart des substrats et une résistance à la corrosion. Cependant, son coût global de synthèse est élevé. De plus, le taux de durcissement UV est légèrement inférieur à celui de l'époxy acrylate.
Le polyuréthane acrylate est généralement mélangé avec de l'époxy acrylate et des diluants actifs acrylate multifonctionnels.
L'acrylate de polyester a une faible viscosité, un faible coût et un taux de durcissement UV moyen. L'utilisation de l'acrylate de polyester haute fonction peut améliorer le taux de durcissement UV. L'acrylate de polyester contenant des alcanes ou des segments à longue chaîne a de bonnes propriétés de mouillage pour les pigments et peut être utilisé dans les peintures durcies aux UV. L'acrylate de polyester est moins couramment utilisé seul dans les revêtements durcissables aux UV et est souvent utilisé en combinaison avec des résines principales couramment utilisées telles que l'époxy acrylate et l'acrylate de polyuréthane.
Résine époxy alicycliqueLes oligomères sont également moins couramment utilisés seuls dans l'industrie des revêtements de durcissement UV en raison de leur grand poids moléculaire et de leur viscosité élevée. Cependant, bien que les oligomères de résine acrylique contenant des groupes acryloxy aient un faible taux de durcissement UV, leur taux de retrait de durcissement est faible, ce qui contribue à améliorer l'adhérence des films de durcissement. Les oligomères de résine acrylique modifiés par carboxyle peuvent jouer un rôle de stabilisation et de dispersion dans les systèmes de coloration pigmentaire. Par conséquent, ces oligomères peuvent être utilisés comme résines auxiliaires fonctionnelles dans des formulations de revêtement à polymérisation UV, le cas échéant.
Ces dernières années, afin de répondre aux besoins des revêtements spéciaux, de nouveaux oligomères structurés ont été progressivement développés et appliqués, tels que la résine acrylique d'organosilicium, les oligomères UV d'origine hydrique, les oligomères hyperbranchés, oligomères à double durcissement, oligomères auto-initiés, acrylates époxy aliphatiques et alicycliques, oligomères à faible viscosité, Oligomères pour les revêtements de poudre durcis par UV, les oligomères hybrides, etc.
Le photoinitiateur dans les revêtements photodurables est équivalent au catalyseur dans les revêtements ordinaires. Les revêtements photocurables absorbent la lumière ultraviolette à travers le photoinitiateur et produisent des radicaux libres ou des cations, qui déclenchent des réactions de polymérisation et de réticulation entre les oligomères et les diluants actifs, formant un film de revêtement avec une structure de réseau. Bien que la proportion de phoÀinitiateurs dans la formulation des revêtements durcissables UV est petit (seulement 3% -5%), leur rôle est crucial.
Les photoinitiateurs peuvent être divisés en deux types: les photoinitiateurs à radicaux libres et les photoinitiateurs cationiques en raison des différents intermédiaires actifs produits.
Les photoinitiateurs de radicaux libres peuvent être divisés en deux types: les photoinitiateurs de craquage et les photoinitiateurs de retrait d'hydrogène en raison de leurs différents mécanismes de génération de radicaux libres.
Les photoinitiateurs de radicaux libres de craquage sont principalement des composés d'alkylcétone aromatiques, comprenant principalement la benzoine et ses dérivés, le benzoyle et ses dérivés, l'acétophénone et ses dérivés, l'alpha hydroxyalkylacétophénone, l'alpha aminoalkylacétophénone, les oxydes d'acyle phosphine, etc.
Les photoinitiateurs à l'hydrogène comprennent la benzophénone ou les composés hétérocycliques de la cétone aromatique, comprenant principalement la benzophénone et ses dérivés, la thioanthraquinone, l'anthraquinone, etc.
Les co-initiateurs utilisés en combinaison avec des photoinitiateurs attirant l'hydrogène sont des composés d'amines tertiaires, tels que les amines tertiaires aliphatiques, les amines tertiaires éthanolamine, les benzoates d'amines tertiaires, les amines actives, etc.
Les photoinitiateurs cationiques comprennent principalement des sels d'aryl diazonium, des sels de diaryl iodonium, des sels de triaryl thioonium, des sels d'aryl fer onium, etc. En outre, les photoinitiateurs hybrides, les photoinitiateurs à base d'eau, les photoinitiateurs de lumière visible et les photoinitiateurs d'éther vinylique maléimide sont également de nouveaux points chauds de recherche chez les photoinitiateurs.
Le diluant actif dans les revêtements durcis aux UV est équivalent à un solvant dans les revêtements ordinaires, mais il a non seulement un effet diluant et ajuste la viscosité du système, mais participe également aux réactions de durcissement aux UV, affectant le taux de durcissement UV du revêtement et les propriétés mécaniques du film de revêtement. Structurellement, c'est un composé organique avec des groupes de durcissement UV.
Habituellement, les oligomères dans les revêtements durcissables aux UV déterminent les principales propriétés du film de durcissement, mais la viscosité des oligomères est souvent élevée, certains atteignant jusqu'à 10Pa · s à température ambiante, rendant difficile l'application et nécessitant des diluants actifs pour ajuster leur viscosité. La sélection des diluants actifs doit prendre en compte de manière exhaustive les facteurs suivants: faible viscosité, faible toxicité, faible irritation, faible volatilité, faible retrait de volume, réactivité élevée, compatibilité avec les résines et les photoinitiateurs, haute pureté, température de transition vitreuse élevée des produits durcis, bonne stabilité thermique et prix abordable.
Les deux facteurs les plus importants parmi les indicateurs ci-dessus sont l'activité de réaction et la performance des produits durcis. Cependant, s'ils sont utilisés dans des formulations de revêtement mettant l'accent sur l'hygiène et la sécurité, l'irritabilité physiologique et la toxicité des diluants doivent faire l'objet d'une attention particulière et les critères de dépistage doivent être plus stricts.
Les monomères d'acrylate sont largement utilisés comme diluants actifs en raison de leur forte réactivité, y compris les diluants actifs monofonctionnels, les diluants actifs bifonctionnels et les diluants actifs multifonctionnels.
Les acrylates modifiés par éthoxylation ou propionation sont un nouveau type de diluant actif acrylique. Ils sont conçus pour améliorer l'irritation cutanée, la toxicité élevée et le rétrécissement élevé de la première génération de diluants actifs acryliques, tout en maintenant un taux de durcissement rapide.
Les éthers vinyliques sont un nouveau type de diluants actifs qui contiennent des structures d'éther d'éthylène ou de propylène, ont une réactivité élevée et peuvent être utilisés dans les systèmes de durcissement par radicaux libres, les systèmes de durcissement cationiques, et systèmes hybrides radicaux libres et cationiques.
(Méthacrylate) contenant des groupes finaux méthoxy est un diluant actif de troisième génération, qui non seulement a un faible retrait et un taux de conversion élevé en tant que diluant actif monofonctionnel, mais a également une réactivité élevée.
En outre, les diluants actifs dotés de fonctions spéciales participent non seulement aux réactions de durcissement aux UV, mais ont également des fonctions telles que l'amélioration de l'adhérence et du taux de durcissement UV aux substrats (métaux, plastiques, etc.), et l'amélioration de la dispersion des pigments.
Les additifs utilisés dans les revêtements durcis aux UV sont généralement les mêmes que ceux utilisés dans les revêtements ordinaires, nécessitant des pigments, des charges et divers additifs. Cependant, les additifs utilisés dans les revêtements durcis aux UV devraient minimiser leur absorption de la lumière ultraviolette pour éviter d'affecter la progression de la réaction de durcissement aux UV.
Des charges inorganiques sont souvent ajoutées aux revêtements durcissables aux UV pour réduire le rétrécissement du volume causé par la photopolymérisation des oligomères et des diluants actifs, ce qui est bénéfique pour améliorer l'adhérence et améliorer la dureté, la résistance à l'usure, la résistance à la chaleur, etc. du film guéri.
Dans les situations où une résistance à l'usure est requise, telles que les revêtements de sol durcissables aux UV, des charges telles que la poudre de talc et la fumée de silice sont souvent ajoutées. L'ajout de charges inorganiques peut conduire à une diminution de la flexibilité du revêtement durci. Dans les situations où des exigences élevées en matière de flexibilité du revêtement sont requises, il convient de faire preuve de prudenceLors de leur utilisation. L'ajout de charges inorganiques conduit souvent à une augmentation significative de la viscosité des revêtements, et le grand nombre de bulles générées pendant le processus d'agitation et de dispersion sont difficiles à éliminer rapidement par elles-mêmes. Il est nécessaire d'ajouter des defoamers.
Dans le même temps, une certaine quantité d'inhibiteur de polymérisation doit être ajoutée au revêtement durci par UV pour assurer la stabilité du revêtement pendant la production, le stockage, le transport et la construction.