消光剂，或增加表面粗糙度的添加剂，在过去几十年里根据各种来源发展，包括地面聚合物类型到基于二氧化硅的聚合物类型。这篇文章的重点是那些基于沉淀和凝胶过程的SiO2，专门为UV涂料部分销售。该涂料部分在实现低光泽饰面方面提出了自己独特的挑战，因为通常没有溶剂，薄膜收缩率小，线速度和固化条件变化。
研究发现，将特定的非晶态合成二氧化硅与特定的聚二甲基硅氧烷表面处理相结合，可以提高消光效果，并开发出一种专为低光泽、高透明度和低粘度设计的UV涂料新产品。新的消光技术，称为消光剂#4 (ma# 4)，将与目前市场上可用的技术进行比较。
实验讨论
消光剂研究
首先，我们将概述本研究中所用消光剂的物理/化学性质，然后回顾所使用的配方和有关性能的数据。测试的数值包括消光效率@ 60°和85°，以及粘度积累，这是UV涂料的主要考虑因素，特别是在10 @ 60°区域试图实现低光泽饰面时。其他结果涉及透明度，表面平滑度和通过扫描电镜分析评估的技术形态差异。
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表1比较了所研究消光剂的物理和化学数据。这类消光剂的粒径、pH值、形貌和处理方式各不相同。4号消光剂区别于其他现有技术的主要创新是新的反应性硅氧烷处理与丙烯酸酯功能，增加了UV涂料系统的更大兼容性。
光泽度和加载水平
消光剂都添加在不同的水平，以达到15 @ 60°的光泽。一旦光泽水平是固定的，抠图效率，粘度积累和透明度进行评估。表2显示了本研究使用的配方。
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为了达到理想的光泽度范围，8个测试等级的负载从7.8克的低水平到23.2克的高水平不等。消光剂3号在从光泽度25降到60°的目标区域15时，粘度增加非常高。
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较高的配方粘度带来了几个应用问题，这将在本文后面的SEM分析中讨论。图1比较了加载差异以达到目标光泽度范围。
清晰
配方本身的清晰度取决于装载水平，但它也是治疗类型的功能。图2显示了测试等级的可视化比较。需要注意的一点是，该系统与指定为ma# 4的新技术相匹配，具有非常高的清晰度。这种高清晰度直接由于其新颖的丙烯酸功能性硅氧烷处理和较低的负载水平需要达到光泽目标。
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图3中的UV- vis透射曲线对比也表明，即使达到这个光泽度范围需要12.8 g，但透射曲线几乎没有减少，而且形状几乎相同地反映了没有消光剂的UV涂层系统。
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消光效率
图4和图5给出了在20、40、60和80微米四种不同薄膜厚度下60°和85°的光泽度数据。采用绕线杆对编号为2854的BYK对比卡进行涂布。UV系统的消光效率取决于几个因素，当然消光剂本身的物理/化学性质是有影响的。
平均粒径和表面处理起主要作用。引发剂的选择，低聚物的反应水平，固化线的速度也是重要的因素考虑时，亚光UV涂料。
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的光
添加光引发剂后，再将消光剂分散。它们也可以与单体预混。通常情况下，不建议使用分散剂，因为它们可能会降低擦除效率。
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通常，快速的线速度和高活性的低聚物导致更高的光泽。较慢的线速度，允许更好的定向，结合使用较低的反应性齐聚物，将有助于改善抠图。在这个系统中，我们使用了来自巴斯夫的两种不同的引发剂，利用了它们对波长的不同灵敏度。Irgacure®184用于较短的波长，而Irgacure 819(通常用于着色涂层)用于较长的波长。在哑光透明涂料中，Irgacure 819对较厚薄膜的固化过程有有利的影响。这将导致薄膜的收缩率更高，从而提高抠图效率(降低光泽度)。一般建议对较厚的薄膜使用这些引发剂组合。
与其他类型的涂料不同，消光UV涂料的一个有趣的趋势是，我们观察到光泽随着薄膜厚度的增加而下降。在UV系统中，薄膜厚度越高，相关的薄膜收缩效应越高。为了达到低光泽，目标是有最高的体积收缩结合最高的填充密度的消光剂。相对而言，UV系统的薄膜收缩率与其他技术相比有些有限，我们观察到较细的消光剂在较厚的薄膜上更有效地降低60°光泽度。
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粘度构建
UV涂料磨砂的另一个关键因素是对某些等级的粘度积累的影响，主要是由于需要更高的负载来降低光泽到非常哑光的完成。高粘度对应用和整体外观有不利影响。图6回顾了测试的8个产品的行为。新MA #4的影响最小，在极低的剪切速率1 s -1后，粘度行为接近牛顿，在10 ~ 1000 s -1范围内。
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透明度
固化涂层透明度结果如图7-9所示。在不同的薄膜厚度(20、40、60、80和120微米)和两个不同的光泽度范围(15 @ 60°和20 @ 60°)下进行了比较。为了评估透明度，在不同薄膜厚度的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)面板上进行了降压。这些磨砂的透明涂层面板(测试了8种磨砂剂)被放置在黑白对比图上。
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用密度计来评估透明度。在这两种情况下，透明度都是通过黑白对比来衡量的，数值越高表示清晰度/透明度越高。(对于那些不熟悉这类测试的人来说，人眼通常可以检测出0.1的差异。)正如预期的那样，当薄膜厚度增加时，透明度降低。在某些年级，这种差异是非常小的，然而，在其他年级，这种下降是显著的。
使用新等级ma# 4保持了良好的整体透明度水平。在这种情况下，MA #8在20-80微米厚度范围内表现出最佳性能。这也是一个意想不到的结果，因为这个等级需要大量的消光剂来达到15 @ 60°的目标光泽。在m# 7的高膜构建中，观察到透明度显著降低。
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表面粗糙度
表面粗糙度性能如图10-12所示。图10描述了使用接触轮廓仪测量的表面粗糙度(表面轮廓)。
粗糙度测量，使用接触轮廓计，用来描述涂层表面。在测量过程中，来自金刚石(2)的针尖以恒定的速度(3)滑过基板(工件)(5)。测量轮廓(6)是由金刚石针尖(4)的垂直位置移动产生的，这通常在电信号中转换。因此，电信号可以检测到标准化的粗糙度参数，可用于表面描述。由此测量得到的粗糙度值为Ra和Rz。
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Ra值是测量断面所有轮廓值绝对值的算术平均粗糙度值。Rz值表示波谷最高点到最低点的距离。这两个值一起通过指示峰值是少还是多(高粗糙度)以及峰值的深度(是浅槽还是深槽)来描述粗糙度。图11给出了这些值的技术定义。
总体结果显示(图12)，新MA #4提供了一个高消光效率的平衡组合，最小的粗糙度(较低的Ra和Rz值)，表明高表面光滑度和相当高的透明度。
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显微分析
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显微照片(图13)显示了本研究中不同等级的颗粒在形态和颗粒分布上的差异。扫描电镜分析表明，目前的技术针对哑光UV涂料具有高度的棱角和不规则形状，粒径分布广泛。在采用ma# 6工艺的UV涂料的几个横截面上可以很容易地观察到气泡，这可以归因于达到目标光泽水平时遇到的较高配方粘度。
结论
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总之，以ma# 4为代表的新型反应性硅氧烷处理沉淀二氧化硅技术，为UV涂料配方剂提供了一种新的、新颖的选择，以实现低光泽饰面，同时保持低应用粘度、高清晰度和透明度，并实现高表面光滑度。
本文在马里兰州巴尔的摩举行的RadTech 2010技术博览会和会议上发表。www.radtech.org．
