光固化涂料的机理及发展
光固化涂料属于辐射固化涂料。它在外界光能的辐射下,涂料层吸收了光能,引起化学反应,从而达到快速的固化。光固化的过程为聚合交联过程,光固化光源照射光固化涂料以后,将激发、分解涂料体系中的光引发剂而生成游离基。光固化的过程为聚合交联过程,光固化光源照射光固化涂料以后,将激发、分解涂料体系中的光引发剂而生成游离基。而活性游离基撞击光固化涂料的双键并与之反应形成增长链,继续链增长使各活性稀释剂和齐聚物中的双键断开,相互交联成膜。通常使用的因化源有紫外光(UV)、电子束(EB)和可见光。相对于紫外光固化,电子束固化较为复杂,成本高,而可见光固化的涂料又难以保存,所以在光固化的光源中,紫外光是用得最多的,而且紫外光管的功率高,寿命可延长至1000H。
光固化涂料的发展史较早,早在1946年第一个紫外光固化油墨专利在美国诞生,并且经过二十年时间,在1968年的时候光固化涂料首次由德国的拜耳公司开发成功并且推向市场,由此获得了极大的推广,但国内的光固化涂料的进展却不是很乐观,20世纪70年代才有大公司和研究所对其研究,80年代应用于家居地板的装饰,90年代由于室内装修对快干地板的需求,而国外进口的光固化涂料价格比较高,使得光固化涂料的研究得到飞速的发展,紫外光固化的设备也实现了国产化。品种也相对丰富了许多,有了底漆、面漆、高光、亚光等不同的品种,而且在使用方法上还有了很大的进步,可以喷涂、辊涂和淋涂。
光固化涂料的组成
光固化涂料在汽车中的应用
1)、塑料部件涂装涂料
欧洲1994年提出了《溶剂控制指令-汽车涂装过程排放限制》,就明确规定了轿车涂装线有机溶剂溶剂的排放量。汽车很多塑料件都是由工程塑料或者聚合物基复合材料制作,因此在涂装改善其性质的时候,有许多问题要注意,比如不能够画上塑料,而且要使得加工之后的塑料美观、光滑等。为了达到这样的目的,就使得光固化涂料被广泛的应用到汽车上,但是光固化涂料要做到这样的效果也不是一件非常容易的事,首先我们要将塑料经紫外光照射时表面表面产生光化学反应以增加表面张力,以利于光固化涂料的流平与附着,经过涂布光固化清漆并固化后,塑料表面就变得平坦而易于金属化。以上主要是汽车反光镜的涂装,除了在反光镜上,在车灯灯罩中光固化涂料也得到了很好的应用。如聚碳酸酯灯罩就替代了传统的玻璃灯罩,因为聚碳酸酯具有易加工成型、重量轻和柔韧性好的特点。但是它的表面强度不好,不耐刻划,易变黄等。以前使用溶剂型有机硅的涂料装饰保护,需多次涂装、烘烤、降温冷却,周期长,一个成品的加工时间要3.5小时。而光固化涂料刚好弥补了它的这些不足,固化涂层具有高硬度、耐化学腐蚀性、耐光性、耐候性好,并且涂装的整个过程仅仅需要6-8分钟,效率大大的提高了。这样使得聚碳酸酯的灯罩能够真正的走向市场而被人们接纳,玻璃纤维增强复合材料部件也使用了许多光固化涂料,随着人们对于汽车外观美感的追求,许多的复合材料已经出现在汽车上,主要采用的是阳离子光固化材料。
2)、光固化修补漆
光固化涂料在汽车的修补方面有委重要的应用。我们知道汽车的金属底漆一般采用阴极电泳或者是其他的防锈剂,含有大量的颜料和添加剂,光固化涂料很难完全取代。但是汽车损坏时,底漆就不可能使用电泳漆,而且使用热固化涂料和室温固化也会造成许多的不便。而此时,光固化涂料就可以代替原来的底漆,在修补中充当重要的角色。最早的UV修补漆是由ABSF公司于2003年11月推向市场的,特点是修补速度快,与传统的修补时间相比,只需要几分钟就可完成修补工作,而需要的能湖仅仅是一台UV灯,而且不用担心涂层外观质量损失。光固化涂料的使用,使得生产效率大大的提高了,有利于公司的盈利和经营,而且光固化涂料加工出来的汽车质量优越,外观更加的美丽,色彩更加的均匀,光泽效果都非常的好。还可以减少加工过程中由于时间过长带来的污染,但是这项技术不审有缺陷的,由于灯管的尺寸限制了UVA光源的能量,而且由于存在变色的原因使得目前光固化涂料还不能够在表面清漆产品上应用。
汽车面漆最重要的作用就是装饰,因此保证其美丽是最重要的,当然由于处于汽车的最表面,会受到阳光的照射,及跟更重物的接触,所以要具有一定的性能,如抗刮花、抗酸雨和汽油、抗撞击,抗暴晒等。面漆一般有两层涂料组成,下涂层加有各种彩色颜料和珠光颜料,上涂层为罩光清漆,它能赋予涂层高的光泽并满足面漆的各种要求。光固化透明漆具有无溶剂、快速固化、耐刻划、耐擦伤、高光泽等优点,因此用于罩光清漆。但是它也存在致命的缺点:1.由于汽车形状复杂,被涂物会发生UV光照射不到的地方,产生固化不足,凸出部分可能产生UV照射能量过剩而发生变黄的现象。2.UV固化时的黄变性。变黄是由于引发剂所引起的,一般理论是引发剂在UV照射时产生的副产物所致。所以浅色的汽车涂膜无法采用有黄变的光固化涂料。3.耐候性不足。UV固化形式自身基团聚合,交联密度高,不易受光、热、水的影响产生老化、分解。可是UV固化时不能够保证所有的引发剂都会消耗完,当残留的引发剂受到外界条件的引发后,产生基团,它是涂膜变黄和裂化的主要原因。除此之外,涂料的开裂也是一大需要解决的问题,由于固化的时间非常短,导致在固化的反面发生很大的残留反应,最终会使涂料的表层发生开裂等现象。