高耐磨UV哑光涂料消光粉的影响
2020-05-27
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利用UV或EB能量辐射固化液体涂层材料的机理现在已经众所周知了。工业涂料的应用在基材上改善某些表面性能(低光泽、耐沾污)和某些机械性能，如耐磨性或抗划伤。表面和机械性能是
利用UV或EB能量辐射固化液体涂层材料的机理现在已经众所周知了。工业涂料的应用在基材上改善某些表面性能(低光泽、耐沾污)和某些机械性能，如耐磨性或抗划伤。表面和机械性能是树脂、引发剂、填料和添加剂的精心选择和组合控制的，还必须考虑基材的附着力和uv固化配方的粘度，根据最终用途，工业涂料可能需要改善多个性能特征。
但工业涂料的配方需要权衡取舍，可通过添加一些填料来控制配方的耐磨性，这通常会增加配方的粘度。消光剂可以用来控制光泽度，但它们通常会对最终涂层的耐磨性产生负面影响。耐磨性和抗划伤性是许多涂层应用的关键，但提高其中一种性能的参数可能会降低另一种性能。添加超细聚酰胺粉末似乎是一种简单的方法，可以达到性能的平衡，获得部分或全部的机械性能和表面性能，同时保持良好的基材附着力和低粘度配方。本文介绍了超细聚酰胺粉末、超细共聚酰胺粉体和二氧化硅添加剂在制备紫外光固化体系时的行为。研究了紫外光固化配方的粘度、光固化改性、光泽度控制、涂层的摩擦性能、涂层内添加剂的分散性和耐磨性。
实验光固化配方
基础的聚氨酯丙烯酸酯配方(表1)由丙烯酸单体的混合物组成，如丙烯酸异冰片酯、1,6己二醇二丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯和乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯与聚氨酯丙烯酸低聚物。此配方推荐用于刚性和柔性塑料基材上的面漆。在加入超细聚酰胺粉末之前，该体系的关键特性是与塑料基材的良好附着力以及硬度和柔韧性的良好结合。超细聚酰胺粉末是由十二内酰胺和/或己内酰胺直接聚合而成的聚合物和共聚物。这种独特的工艺生产出具有特定尺寸、比表面积和熔点的微孔球形珠。平均粒径（APS）为5至60微米。这些超细聚酰胺粉体的结构、形状、较窄的粒径分布和性能使其与涂料工业中使用的其他粉体或添加剂有显著的不同。对于本研究中使用的每个等级粒径分布非常窄，平均粒径为10微米（表2提供了这些聚酰胺等级和二氧化硅A的典型物理性能）。在本研究中，采用超细聚酰胺粉末和二氧化硅的浓度梯度，按总配方的重量从1份到10份。
应用/固化
将可UV固化的配方应用于玻璃板、柔性塑料基材或带有校准涂布棒的BaF2晶体上，以获得厚度为12、24或35μm的涂层。通过以5 m/min的速度操作紫外光，将其短时间（3次）暴露在中压汞灯（IST-80 W/cm）的辐射下，样品位置的最大光强度采用辐射测量法（国际光IL390）测量。所有实验均在室温下进行。
在光聚合过程中聚酰胺粉末的影响
通过绘制1-（A1/A0）作为曝光时间的函数（图1），可以从最初（A0）和给定曝光时间（A1）之后的红外光谱吸光度的值获得转换-时间曲线。利用实时FTIR光谱仪（Bruker Optics IFS 66）直接记录了薄膜中超快反应的时间-转换曲线，这一技术非常适合于薄膜中超快反应的动力学分析。在这些实验中，样品位置的光强度是在340mw/cm2下测量的。
光聚合动力学研究超细聚酰胺粉末的影响
采用FT (RTIR)光谱法研究了超细聚酰胺粉末对紫外光固化配方的影响。如图1所示，转化率随时间的变化曲线，超细聚酰胺粉末（超细聚酰胺12粉末重量的10%）对光聚合动力学没有影响。对超细共聚酰胺粉末3501 EXD（10%重量）也得到了相同的结果。
以30 m/min（相当于100 mJ/cm~2）的速度在紫外线灯下一次通过证明可以聚合配方F0中75%以上的丙烯酸酯双键，并且在以5 m/min（相当于2 J/cm~2）的速度三次通过后聚合超过98%（图2）。
聚酰胺粉末对涂层抗滑性的影响
图3所示的一个非常简单的装置用于评估涂层表面的滑动性。将300g橡胶鞋底（6x6 cm）置于紫外线固化膜上。然后逐渐倾斜样品，直到开始向下移动，并测量角度θ。角度越大，表面就越不光滑。配方F0的角度约为30°。超细聚酰胺12或共聚酰胺6/12粉末的加入使角度降低到25°。二氧化硅浓度为10%时，角度下降到18°。二氧化硅材料的性能与超细聚酰胺粉末不同。
结论
超细聚酰胺粉末可用于改善某些工业涂料的性能，而不会影响其他性能或降低光聚合过程。我们发现，在较低的添加量下，超细聚酰胺粉末可以提高UV固化工业涂料的耐磨性，降低光泽，对配方粘度和涂层摩擦的影响最小，而其他添加剂对耐磨性和涂层摩擦都有负面影响。在测试的配方中，耐磨性提高了约20%，而在一些非紫外线固化的体系中，耐磨性得到了更大的提高。配方组成、固化条件或聚酰胺颗粒在表面的密度可以解释这一结果。在研究紫外光固化体系中，超细热塑性粉末的引入是提高涂层耐磨性的主要原因。总而言之，超细聚酰胺粉末在消光的同时可以提高这些涂料的耐磨性、耐刮性。
◇ 译自ARKEMA公开资料
◇Orgasol为Arkema公司注册商标
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