涂层成分对紫外光固化粉末涂料| PCI杂志 - 188bet搏金宝,188金宝搏bet官网

紫外光固化粉末涂料有吸引力的组合性质的粉末涂料和UV固化。这种吸引力可以表达环保,喷雾应用程序的能力,粉末回收,较快治疗相比,传统的粉末涂料。

图1 /结合IR-UV固化线

光固化粉末涂料

粘结剂系统的引用几个例子描述适用于紫外光固化粉末涂料,包括不饱和polyacrylates1、不饱和聚酯和acrylates2混合物,丙烯酸甲酯polyesters3,丙烯酸酯超分支polyestersiv和特殊配方固体环氧resinsv。DSM涂料树脂开发了一种基于混合粘结剂系统的不饱和聚酯和乙烯基醚聚氨酯组件。6、7的聚合机理,后者系统收益通过形成maleate-vinyl醚(MA-VE)亲水复杂之后,激进的均聚这个复杂的收益率1:1交替MAVE copolymer.8

图2 /涂层厚度对乙烯基醚的存在双键研究ATR-FTIR涂料与H-Bulb治愈

我们的UV粉末涂料系统是半晶状的,与传统的非晶热固化粉末涂料。半晶状的聚合物包括玻璃区域,相应的玻璃化转变温度(Tg),熔点和结晶区域,或范围(Tm)。熔化温度以上熔融结晶区域导致强烈的粘度降低。因此,这种半晶状的UV粉末涂料系统导致的利益更好地流在相对较低的温度下。

像传统的粉末涂料,UV粉末涂料配方由挤压加工。由于半晶状的自然挤压温度不得超过70摄氏度,挤出物温度不得高于75度C,这温度高于玻璃化转变温度,但低于晶体的熔化范围区域。上面的熔化温度融化结晶区域导致粘度急剧下降,使挤压几乎不可能。

图3 /涂层厚度对乙烯基醚的存在双键ATR-FTIR研究了涂层与V-Bulb治愈

研磨和筛选遵循挤压。在这个过程中温度不可能成为太高因为以上大约40摄氏度粉末Tg,这可能会导致肿块形成。

应用UV粉末涂料的MDF斯巴达袍充电很合适,但也可以使用电晕。这些技术文献中描述。9不导电材料、基质有时预热thickness.1188金宝搏bet官网0改善粉末的均匀层

应用粉末涂料的固化发生在两个步骤(见图1)。在第一步粉末涂料粒子由红外辐射加热。这种方法加热表面非常有效,而衬底的温度将保持在低位。

在实践中红外功率控制通过高温计测量表面和设置的温度在100摄氏度MDF的情况。在粉末粒子的融化将流在一起,形成一个连续和光滑的电影。根据底物和发热量,融化和流动的整个过程需要1到3分钟。

图4 /涂层在不同的传播H-Bulb膜厚度

红外加热部分熔融后电影治疗所需的紫外线部分,得到最终的涂层性能。紫外线光源可以是汞蒸气弧灯或水银蒸汽微波驱动的灯。后者类型的灯泡用于这项研究和在光谱输出不同,例如,在H-bulb(短的波长紫外汞类型),和V-bulb (gallium-doped汞与长类型,near-visible波长紫外线)。必须意识到,一部分光灯发出的红外辐射。这可能会导致不必要的加热表面的被治愈。

图5 /涂层在不同的传播V-Bulb膜厚度

色素的影响

UV粉末涂料的光学过程在很大程度上决定了影片的养护。在前面的出版物光学过程在光固化粉末涂料被很好地描述反射,散射(向前或向后),吸收和传输。11的颜料、填料和粘合剂系统在这些过程中发挥作用。在先前的研究中,我们审查的影响紫外线剂量和灯类型明确的涂层和20 wt %色素系统。12在这篇文章中更详细地研究了色素的影响揭示治愈的极限在哪里光固化粉末涂料。本研究使用的涂料配方如表1所示。

在配方只有色素浓度不同为了研究这些对涂料性能的影响。也是一个配方只包含填料(BaSO4)被用于这项研究。两个不同的紫外光固化条件应用使用H-bulb(汞类型的灯)和V-bulb(掺镓灯)。

图6 /涂层厚度对固化涂层的影响Tg H-Bulb

ATR-FTIR

研究紫外光固化的效率,使用ATR(衰减全反射红外光谱)。ATR单元包括两个45 ?固定入射角度和水平板的硅晶体。这种技术的完整描述中可以找到一些文献引用。13个红外光谱系统是一个Biorad FTS-60配置一个液氮冷却MCT探测器。在这些测量涂层的背后是放在水晶1公斤的压力。分析了涂料在4 cm - 1分辨率和平均16扫描。乙烯基醚峰在1648 cm - 1用于throughcure分析。乙烯基醚峰是规范化对光谱的峰值与常数值在1018 cm - 1。这样的相对数量的乙烯基醚,研究了涂层背后,对涂层厚度。 This study was done for the H-bulb (mercury type of UV-lamp) and the V-bulb (gallium doped type of UV-lamp). The results are shown in Figures 2-3.

图7 /涂层厚度对固化涂层的影响Tg V-Bulb

这些数字表明,该non-pigmented涂料和涂料与20 wt % BaSO4填料完全治愈。没有发现未反应的乙烯基醚背面的涂层,涂层厚度250 ? m。这个结果是独立于灯的类型。此外与10 wt %二氧化钛涂层比V-bulb through-cure H-bulb更好。膜厚度的200 ?米有不完整治愈V-bulb,而另一方面H-bulb显示只有少量未反应的乙烯基醚。当色素水平最小膜厚增加好throughcure转移到较低的数字和两个光源之间的差异就消失了。

图8 /色素对摆硬度的影响

紫外线透射测量

对整个涂层有一定的适当的治疗所需的紫外线到达coating-substrate接口。电影的紫外线到达底部可以传输或向前散射的结果。确定这个数量的紫外线,治好了电影在石英片放在冰球PP2000力量的眼睛。透射光的数量计算对紫外线的量来衡量权力冰球只有眼睛上的石英片。透射光的总量的结果几个不同厚度的涂层H-bulb如图4所示,在图5 V-bulb。

图4显示,只有清楚涂料和涂料与20 wt % BaSO4传输大量的紫外线涂层。对二氧化钛涂层的传输来衡量冰球力量非常有限。检测极限的冰球是大约50 mJ /平方厘米。从ATR-FTIR测量发现没有发现残余双键在10 wt %二氧化钛涂料68 ?在53米厚度,20 wt %二氧化钛吗?米厚度,30 wt %和50 ?米厚度。它可以得出的结论是,有限的传播并不一定意味着一个坏throughcure的涂层。非常低的紫外线量小于50 mJ / cm2足以治愈底部的涂层。相同的图片V-bulb呈现在图5。透射光的数量比H-bulb高。这可以预期,由于V-bulb gallium-doped灯,发出长波长紫外线。这种紫外线可以穿透更好的通过涂层。 At the low film thickness at 10 wt% and 20 wt% TiO2 still some UV light is transmitted. At the other films, at higher thickness and higher TiO2 levels, also limited transmission was found.

图9 /色素对耐磨性的影响(CS17 1公斤)。

玻璃化转变的测量

涂层厚度的影响和灯类型涂层玻璃化转变温度进行了研究。测量是通过使用调制DSC (MDSC)在1摄氏度每分钟升温速率仅在热模式。理论MDSC的详细信息可以在引用。14在图6的影响与二氧化钛涂层玻璃化温度对色素在不同层厚度可以找到。良好的紫外线固化(见列与阴影)平均55摄氏度的玻璃化转变温度1摄氏度的标准偏差。双键的乙烯基醚的涂料被发现背面的涂层(虚线列)显示了较低的玻璃化转变温度。V-bulb,如图7所示,相同的趋势。H-bulb和V-bulb的结果具有可比性。

图10 /反应焓(- j / g)与二氧化钛颜料的紫外光固化粉末涂料在100摄氏度

涂层性能

两个涂层性能进行评估与ATR-FTIR结果:传输测量和玻璃化转变温度。色素的影响在摆硬度可以在图8中找到。硬度的测量是在MDF的涂层厚度约120公里,平均在三个测量。增加色素水平明显降低被发现。从ATR-FTIR测量固化10 wt %二氧化钛和120 ?米涂层厚度应可比对光源和完整。从0%下降到10 wt % H-bulb二氧化钛比较大,比V-bulb。

涂满了BaSO4的硬度比相当于20 wt %二氧化钛。这可能会从ATR-FTIR和传输测量,由于糟糕的throughcure和传播与20 wt %二氧化钛涂层。

色素对耐磨性的影响可以在图9中被发现。磨损resistance15平均在两个测量泰伯磨石与CS 17轮负载1公斤的玻璃面板和层厚度约100 ?。结果表明耐磨性下降20 wt %的颜料级二氧化钛和更高。结果明确的涂层和10 wt %二氧化钛具有可比性。之间的差异20 wt %二氧化钛和20 wt % BaSO4虽小,也在不同的光源进行了比较。它可以得出结论,确定耐磨颜料或填料,这并不是直接相关紫外线或治愈涂层Tg的渗透。

一般来说这些光固化粉末涂料的耐磨性可以标记为好。

图11 /比较反应焓(- j / g)二氧化钛颜料和BaSO4填料在100摄氏度

微分Photocalorimetry

差示扫描量热法是用于研究的紫外光固化配方。示差扫描热量计的布局可以在文献中找到。16是一个使用的DPC DPA-7从珀金埃尔默配备了450 w氙紫外线灯。等温测量进行在120摄氏度下氮、报告和三个测量的平均值。

UV固化的结果在100摄氏度表示反应焓作为二氧化钛含量的函数可以在图10和理论计算。(理论)计算线假设明确涂层的固化达到完整的转换,这与增加二氧化钛内容焓降低树脂含量的比例。反应焓下降被发现与固化在100摄氏度提高二氧化钛的内容。这种减少并非完全由于粘结剂取代了色素,可以看到从理论线。另外两个因素减少色素之间的焓是竞争和关于紫外线吸收剂粘度的影响。引人注目的事实是理论线之间的差异,结果发现几乎是常数约20 J / g。增加与增加色素的差异数量预计,由于越来越色素水平将导致增加紫外线吸收色素。

之间的比较与20 wt %二氧化钛涂层,20 wt % BaSO4和明确的涂层可以在图11。也包括理论计算,这是一个修正的价值明确的涂层粘结剂含量的减少由于色素沉淀。涂料用20 wt % BaSO4的价值与理论价值。20 wt %二氧化钛的价值显然是较低的。这个结果符合ATR-FTIR测量,在涂层与BaSO4没有乙烯基醚双键的背面涂层,即使在高膜厚。

结论

提出了几种方法来评估的UV固化粉末涂料。ATR-FTIR给信息的相对数量双键中治愈的涂层。经过研究涂料的背后一个明确的涂层厚度和固化性能之间的关系被发现。H-bulb之间的差异和V-bulb灯功率144 W /厘米才发现10 wt %二氧化钛。在高色素水平的差异很小。完成治疗的限制对涂层厚度发现>清晰和20 wt % BaSO4 250公里,140 - 150公里10 wt %二氧化钛,20 wt %二氧化钛,80公里,70公里30 wt %二氧化钛。

传输测量也可以用来评估throughcure,虽然非常有限的渗透紫外线并不意味着不完整的throughcure。V-bulb有更高的传输预计将这个灯的长波长发射。

玻璃化转变温度的测量也提供一个良好的养护措施。55摄氏度的意思是玻璃化转变温度1摄氏度的标准偏差被发现well-cured电影。涂层的厚度或高色素水平明显降低涂层玻璃化转变温度。没有大区别H-bulb和V-bulb被发现对涂层玻璃化转变温度。

涂层性能像钟摆硬度和耐磨性明显与颜料的用量。在20 wt %二氧化钛和更高水平明显降低属性被发现。之间没有直接的关系被发现throughcure和耐磨性。

微分的照片明显减少量热法测量反应焓。清晰的理论计算涂层之间的差异和测量值被发现常数色素水平。

方法像ATR-FTIR、传输、涂层玻璃化转变和微分图量热法测量可以非常有用的解释光固化粉末涂料的固化。

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