UV化粉末涂料將傳統(tǒng)的粉末涂料和UV固化技術(shù)相結(jié)合，既克服了粉末涂料的缺陷，也彌補(bǔ)了UV固化液體涂料的不足。 ．
UV固化粉末涂料也稱為光固化粉末涂料，簡稱UV粉末涂料。
采用UV固化技術(shù)的UV粉末涂料，明顯降低了傳統(tǒng)粉末涂料的加熱和固化溫度，提高了生產(chǎn)效率，避免了基材的高溫加熱，開辟了粉末涂料在木材、塑料、紙張及熱敏合金和含有熱敏元件的金屬產(chǎn)品上的應(yīng)用。
1、 UV固化粉末涂料的組成
UV化粉末涂料一般由光固化樹脂、光引發(fā)劑、顏料、填料和助劑(包括流平劑、消泡劑、改性劑、促進(jìn)劑、增光劑)等組成。
光固化樹脂是VU固化粉末涂料的主要成膜物質(zhì)，是決定涂料性能和涂膜性能的主要成分。
常用的光固化樹脂有以下幾種類型：
(1)丙烯酸或甲基丙烯酸系列；
(2)環(huán)氧樹脂系列；
(3)聚酯或聚酯環(huán)氧系列；
(4)聚氨酯系列；
(5)乙烯醚系列等。
選擇光固化樹脂應(yīng)考慮樹脂的熔融溫度和分解溫度、熔融黏度、機(jī)械粉碎性、對基材的附著力、穩(wěn)定性、流平性、成膜溫度、電性能及成膜過程中的副反應(yīng)等因素。光固化樹脂的玻璃化溫度應(yīng)在44℃ ～58℃之間，帶有不飽和鍵，不飽和當(dāng)量600—2500，與其他不飽和分子交聯(lián)成膜的固化過程能在瞬間完成。
光引發(fā)劑對涂膜熔融流平交聯(lián)固化起關(guān)鍵作用。一般要求具有高固化速率、優(yōu)異的反應(yīng)活性、消光系數(shù)高、光裂解產(chǎn)物無毒、光譜吸收范圍適當(dāng)、儲存穩(wěn)定性好、在常溫下為固態(tài)。光引發(fā)劑吸收紫外光后能產(chǎn)生游離基，這種游離基具有極大的活性，攻擊具有不飽和雙鍵結(jié)構(gòu)的光固化樹脂，能迅速引發(fā)聚合反應(yīng)，在短期內(nèi)完成固化。
光引發(fā)劑分為自由基型光引發(fā)劑和陽離子型光引發(fā)劑兩種類型。前者如：α，α-甲基-α-苯基丙乙酮(DMPA)、1-羥基-環(huán)己基苯酮(HCPK)、2-甲基-1-[4-甲巰基苯基]-2-嗎啉丙酮-1(MMMP)、2，4，6-三甲基苯甲酰二苯基氧化磷(TPO)，后者如芳基硫鎓鹽等。
顏料和填料要求對熱和光的穩(wěn)定性好，分散性好，在常溫及熔融擠出過程中或涂裝過程中不與光固化樹脂、光引發(fā)劑、助劑發(fā)生反應(yīng)。
UV固化粉末涂料配方如表1。
表1 UV固化粉末涂料配方實(shí)例
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原料 |
配方1（無色） |
配方2（白色） |
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光固化樹脂 |
97.0 |
82 |
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光引發(fā)劑A |
1.5 |
1.5 |
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光引發(fā)劑B |
-- |
1.0 |
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流平劑 |
1.0 |
1.0 |
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安息香 |
0.4 |
0.4 |
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其他助劑 |
0.5 |
0.5 |
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鈦白粉 |
-- |
15 |
UV固化粉末涂料的制備一般采用熔融混合法。
其工藝過程為：
配料→預(yù)混→熔融混合→擠出→冷卻→粉碎→過篩→包裝。
也可采用沉淀法。其工藝過程為：
配制溶劑型涂料→研磨→調(diào)色→在沉淀劑的作用下使液體涂料沉淀成粒→分級→過濾→于燥→包裝.
制備UV固化粉末涂料的工藝參數(shù)見表2。
表2 UV固化粉末涂料制備參考工藝參數(shù)
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設(shè)備 |
參數(shù) |
指標(biāo) |
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混合機(jī) |
時間 |
4min |
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轉(zhuǎn)速 |
550r/min |
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溫度 |
20℃～25℃ |
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擠出機(jī) |
第一區(qū)溫度 |
50℃～60℃ |
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第二區(qū)溫度 |
60℃～80℃ |
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第三區(qū)溫度 |
55℃～65℃ |
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擠出速度 |
200r/min |
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研磨機(jī) |
速度 |
1000r/min |
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加氣相TiO2 |
0.1% |
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篩網(wǎng) |
孔隙 |
80μm |
2、 UV固化粉末涂料的光固化機(jī)理
光固化機(jī)理有自由基引發(fā)聚合與陽離子引發(fā)聚合兩種。
自由基引發(fā)聚合反應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)是水對體系無阻聚作用，固化速度快，缺點(diǎn)是氧對反應(yīng)有阻聚作用，縮皺明顯。
陽離子引發(fā)聚合反應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)是無氧阻聚現(xiàn)象，縮皺輕微，缺點(diǎn)是固化時間長，分子量增長慢，水有阻聚作用。
在多數(shù)情況下，固化為自由基引發(fā)聚合。
光引發(fā)自由基聚合是光引發(fā)劑(PI)在光照射下接受光能從基態(tài)變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)(PI )，進(jìn)而分解成自由基，自由基與單體(M)的碳碳雙鍵結(jié)合，并進(jìn)行鏈增長，使碳碳雙鍵發(fā)生聚合，其中伴隨著增長鏈上的自由基的轉(zhuǎn)移和終止。
聚合過程可表示如下：
(A) 引發(fā)：
(B) 鏈增長
(C) 鏈轉(zhuǎn)移
( D)鏈終止
由于兩種聚合機(jī)理各有優(yōu)缺點(diǎn)，因此可以采用混雜光固化或雙重光固化，使聚合物達(dá)到綜合性能最優(yōu)。混雜聚合綜合了各聚合反應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)，表現(xiàn)出良好的協(xié)同效應(yīng)。與傳統(tǒng)的高分子共聚生成共聚物不同，混雜聚合和雙重聚合生成的是高分子合金，并可能形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物。
（本文配方僅供參考）
