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UV固化树脂的发展--各种光固化树脂的特点和应用

UV固化树脂的发展--各种光固化树脂的特点和应用

发布日期:2022-10-11 浏览次数:549

紫外光固化(UV)树脂是一种分子量相对较低的感光性树脂,具有可进行光固化反应的基团,如各类不饱和双键或环氧基等。


它是光固化产品(UV涂料、UV油墨、UV胶粘剂等)的主体组成,它的性能基本上决定了固化后材料的主要性能。

目前国内光固化树脂主要有环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸树脂、聚酯丙烯酸树脂、氨基丙烯酸树脂和光成像碱溶性树脂。

一、各种光固化树脂的特点和应用
1、聚氨酯丙烯酸树脂这也是目前应用广泛,用量大的光固化树脂。
聚氨酯丙烯酸树脂由于具有较佳的综合性能,如固化膜有优异的耐磨性和柔韧性、良好的耐化学药品性、抗冲击性和电性能、对塑料等基材有较好的附着力等,因此广泛地用于光固化纸张、木器、塑料和金属涂料和光固化油墨、光固化胶粘剂。
主要品种有芳香族和脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂。

2、聚酯丙烯酸树脂也是较常用的光固化树脂。由于树脂具有低气味、低刺激性、较好的柔韧性和颜料润湿性,常配合环氧丙烯酸树脂和聚氨酯丙烯酸树脂用于光固化色漆和光固化油墨中。

3、氨基丙烯酸树脂由于树脂固化后具有耐热性和耐候性好,良好的耐化学药品性,硬度高等特点,常配合环氧丙烯酸树脂和聚氨酯丙烯酸树脂用于光固化涂料和油墨中。

4、光成像碱溶性树脂是专用于光成像液态抗蚀油墨和光成像液态阻焊油墨的树脂,含有羧基,可以用碱水显影成像,固化膜有优异的电性能、耐化学药品性和耐热性。

主要品种有马来酸酐共聚物、酸酐改性的环氧丙烯酸树脂。UV固化树脂主要由三个部分组成:
(1)光活性预聚体,分子量一般在1000~10000之间,预聚体的合成是光敏技术的核心技术;
(2)活性稀释剂,即带有不饱和双键的简单化合物,最常用的是丙烯酸酯类化合物,主要对树脂体系起改善综合性能、提高固化速度、增强流变性等作用;
(3)光敏剂;常用的有安息香醚类,二苯甲酮、某些叠氮化合物等,用量一般不超过5%。

其作用是在UV激发下产生自由基,从而引发不饱和基团的聚合.上述三组分形成UV固化树脂体系,在紫外光作用下发生化学反应,形成交联状的固化产物。

此外,,根据需要在树脂体系中还可以加入增塑剂、热稳定剂、流平剂等,由于体系中无惰性溶剂,因此对环境不产生污染。

基质树脂是光敏涂料中最重要的成分之一。涂层最终的性能,如硬度、柔韧性、耐久性及黏附性等,在很大程度上与树脂有关。

目前报道较多的基质树脂是含双键预聚物。紫外固化的环氧丙烯酸酯是附着力、耐化学性、强度均较优良且用量较大的光敏预聚物之一,适用于多种类型的光固化涂料。双酚A环氧丙烯酸酯基质树脂价格低廉、光活性高,但成膜后脆性较大。

光固化树脂应是带有可聚合基团的聚合物,该聚合物是制备光固化树脂基复合材料的基础。

1、不饱和聚酯树脂
不饱和聚酯是由不饱和二元酸(或酸酐)与饱和二元酸(或酸酐)相混后与二元醇反应生成的线型聚酯。用活泼的乙烯基单体与线形树脂中的不饱和乙烯基单体共聚,可交联固化成体型结构。但该缩聚反应温度高、时间长,其应用受到一定的限制。

2、丙烯酸酯体系
第二代光固化齐聚物是丙烯酸酯体系。这类聚合物在一些预聚物的末端通过丙烯酸酯化引入双键作为交联反应的官能团,反应活性高,品种多。常用的丙烯酸酯有聚酯丙烯酸酯、聚醚
丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯及三聚氰胺丙烯酸酯等。迄今为止,国内外对光固化涂料的研制工作大都是针对此类体系进行的,特别是聚氨酯丙烯酸酯。

(1)聚氨酯丙烯酸酯用异氰酸酯改性的丙烯酸酯,如甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸羟乙酯,与顺丁烯二酸酐反应后,用HDI改性制得聚氨酯丙烯酸酯树脂。
该树脂耐磨性好,随分子质量的增大和分子中含有的光反应性基团的增加,其固化速度加快。
聚氨酯丙烯酸酯反应活性高、固化速率快,具有优异的附着性、柔韧性、抗化学品性、弹性和耐磨性等,常用于PVC、木地板、木器罩光、印刷油墨以及黏结剂等高要求的领域聚氨酯丙烯酸酯的缺点是价格相对较高。

(2)环氧丙烯酸酯环氧丙烯酸酯是由丙烯酸或甲基丙烯酸与环氧树脂(主要是双酚A型环氧树脂)反应而得。
环氧树脂是一种用途很广的原材料,其中有多种极性基团和活性很大的环氧基,对表面活性高的材料有很强的粘接性,且固化时基本上无低分子挥发物产生,胶层体积收缩率小,其性能优于不饱和聚酯树脂,所得环氧丙烯酸酯既保持了环氧树脂的优良特性,又具有很强的光活性,广泛用于辐射固化涂料。
由于双酚A型环氧树脂的黏度较高,影响涂料的施工黏度和流变性,因此需对其进行改性。

(3)环氧丙烯酸酯的改性多集中于酸或酸酐改性目前的改性方法主要有:引入柔性长链,克服环氧树脂的脆性;引入不饱和键,提高光固化速率;增加齐聚体的相对分子质量,减小固化时的收缩率等。


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