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图1显示了典型的粒子形状,表1列出了典型的霞石正长岩的性质。霞石正长岩被认为是温和的光泽减速器基于其低吸油量、角、矩形和结节形状。摩氏硬度在1到10的范围大约是6。粒子本身比较困难或刚性和具有抗压强度高,聚合物基质提供划痕和耐磨性。吸油有助于缓解低色散和低粘度。
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化学、商业霞石正长岩无水,由钾钠专业化硅酸盐。霞石正长岩的表面化学是100%固体和低voc的理想系统。拥有净负表面电荷或自然“洗净”在水系统中,霞石正长岩加速与很少或没有高分子分散剂分散时间要求,虽然在悬浮分散剂援助和保质期。
微缩霞石正长岩是利用空气干燥,烘烤和radiation-curable明确涂层应用的纯度颜色,光传输和折射率(也是)特性。霞石正长岩的罗德岛是位于美国罗德岛州与几个树脂系统和其他更常见的矿物填料如图2所示。霞石正长岩的罗德是在1.50到1.53范围,匹配系统和几种类型的树脂单体用于辐射固化。位于美国罗德岛州的霞石正长岩,特别是与丙烯酸密切匹配,尿素和聚氨酯单体和低聚物,提供异常清晰正确湿透和分散在主机绑定器系统。
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超细霞石正长岩为增强的光学和物理性能
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目前已经开发出了新的超细大小的霞石正长岩,提供优越的性能在清楚木材和工业涂料相比更加昂贵和lower-clarity替代品。这些工程霞石正长岩的粒度分布提供了理想的光泽修改、光学、表面硬度,划痕,磨损和悬架特性在清楚紫外线涂层系统。(2)广泛的测试完成了超细霞石正长岩在传统溶剂,水性和商业UV固化树脂系统。图4演示了霞石正长岩粒子最大尺寸的重要性和浓度对电影阴霾,光学透明度和光泽。
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新的超细5µm最大尺寸霞石正长岩(MINEX 12)有较低的阴霾,更高的清晰度,和更高的光泽随着载荷增加而标准15µm (MINEX 10)和30µm (MINEX 7) top-sizes时制定的商业,水,uv固化前脚系统常用的木地板和橱柜应用程序。
最常添加一个硬矿物添加剂的目的明确的涂层系统是提高物理性能。图5表明,加载霞石正长岩为uv固化手提供了改善钢丝绒抗划伤。
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超细霞石正长岩填料也优于其他颜料填充剂等合成二氧化硅(怒气冲冲,沉淀或胶态悬浮体)和微米和纳米氧化铝色素类型。图7表明,超细霞石图像高清晰度相对于micron-size氧化铝(10µm粒子最大尺寸)、纳米氧化铝和硅胶颜料。5微米霞石正长岩有最好的图像清晰度的图像清晰度和方法修改的uv固化前脚系统。
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图8比较满的光泽和修改的系统,当受到Scotchbrite测试10后,25 - 50个周期。比较Scotchbrite抗划伤证实硬色素添加剂提高Scotchbrite阻力与修改的系统,在光泽下降更重要。超细霞石正长岩提供了类似的性能与微米和纳米氧化铝或可以与氧化铝混合为系统提供更好的清晰度,高色素加载和耐磨性。
超细霞石正长岩也是一个有效的选择降低摩擦系数(咖啡)。咖啡是所需的力拉或滑如涂料或电影,和是一个很好的成品的处理性能的指标。图9的摩擦系数比较修改和未修改的uv固化前脚系统。超细分数的霞石正长岩是最有效的减少了咖啡。超细霞石正长岩也可以降低粘着性和改善处理特性在紫外线治疗之前,应用程序。改进处理行为治疗前降低了膜损伤的风险,节约时间和金钱用于修复缺陷。
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实验
在开发期间,实验室测试和客户初步试验,细粒度分布的霞石正长岩似乎产生有利影响的治愈率辐射治疗应用。系统超细霞石正长岩与疑似改善硬度测试或治疗时间是:紫外线水治疗手,100%固体丙烯酸和UV固化聚氨酯粉末涂料。
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霞石正长岩的紫外线传输特性好。然而,紫外线传输与霞石正长岩粒度的关系没有详细调查控制测试矩阵。此外,不存在标准测试方法研究与不同波长的光分散在聚合物基质。还特别感兴趣的是细霞石正长岩的行为在UVA和UVB区域。更高的传输在这些区域可能会提供一个积极的影响在辐射治疗的加速时期。这将是令人惊讶的,因为它通常被认为最困难,耐用填料颜料阻碍固化过程,作为辐射吸收或反射,而不是发射器。
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光传输
调查的光传输特性霞石正长岩粒度分布的基础上,选择了三个不同的粒径。粒度统计在表2。一个标准尺寸霞石30毫米级粒子最大尺寸,现有超细级15 mm最大尺寸,和新的超细5毫米最大尺寸被制定成一个水性uv固化布丁(丙烯酸酯功能)配方,如表3中提供。
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测试配方准备三个霞石正长岩的大小根据明确的树脂固体重量在8%。超细分数被筛选到混合容器预先与树脂、紫外线发起者和流变学修饰符。填料色素添加剂在慢慢筛选,考尔斯分散用中速搅拌20分钟。修改和未修改的公式应用在三个千薄,将熔融石英磁盘(25毫米x 500µm),风干10分钟,迫使烤箱干10分钟49ºC,然后在埃德蒙复杂形状- 500紫外UV固化炉(峰值紫外线汞灯365海里)9分钟。只有测试标本膜厚度在3.0密耳±0.10。当时光透射测量用日本岛津公司迷你1240 UV / VIS分光光度计。额外的填料进行了测试使用相同的程序。
治愈率和双键转换与治疗的能量
两种方法被用来研究超细霞石正长岩的治愈率效果。水性聚氨酯配方(表3)是用于两种方法。第一个治愈率方法涉及测量表面硬度开发应用治愈能量的函数。第二种方法考虑的双键量转换的函数应用治愈能量测量通过红外光谱分析。(3)对摆硬度、涂层被应用在6-mil湿玻璃厚度和允许空气干燥10分钟。
涂料被放置在一个强迫空气炉在45°C 10分钟。测试板被拒绝然后通过监管治疗治愈能量的力量在美国公司mini-conveyer紫外线,one pass = 100 mW /平方厘米。每次通过后,钟摆硬度测试和记录辛仪器Persoz摆乐器。双键红外光谱分析是通过将涂层应用到一个标准的聚酯透明(3 m CG3300) 0.5俗称“湿然后让它风干厚度15分钟。透明度相当薄,红外光谱谱的贡献很小的范围802 - 817 cm - 1。小样本随后准备了埃德蒙和治愈增加时间间隔光学行业- 500炉。那些时光Magna-IR样本分析在Nicolet 560。两个烤箱汞灯用于峰值波长365 nm。
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结果与讨论
在辐射固化产业有很多猜测,矿物填料的影响光固化应用程序。人们普遍认为,系统不治疗以及未交货系统。在某些情况下,整个治疗行被修改,以适应某些色素增加,或灯波长较长的添加到提供足够的治疗。
矿物填料在紫外光透光率范围
图10显示了% 30,透光率结果15和5毫米霞石正长岩填料与普通水,uv固化前脚配方。超细15和5毫米的成绩也有类似的或更大的传播并没有干涉UVB (280 - 320 nm)范围内。30微米霞石正长岩,大颗粒的最大尺寸,并降低UVB的传播范围,但开始复苏的高端UVA (320 - 400 nm)范围内。15 - 5毫米的超细填料提供很少的吸收或反射在UVA和UVB范围,建议他们将使用典型的紫外线治疗有效配置和剂类型。紫外线透过率较高的超细霞石正长岩也表明提高治疗效率radiation-curable涂料是可能的。
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| 图11点击放大 |
图11的%透光率比较未经改装的水性uv固化前脚系统时充满了超细霞石正长岩和其它几种常见矿物填料类型。传统的填料如硫酸钡、碳酸钙降低紫外线的传输通过电影在UVA和UVB治疗范围。超细霞石正长岩大小提供优越的传动特性相比,这些标准填料类型。结果表明,超细霞石正长岩配方可能提供增强的治疗效率相比空缺时制定和其他矿物质。使用超细霞石正长岩作为性能添加剂在uv固化应用程序也可以消除改变uv固化设备和工艺的需要。
紫外光固化性能
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验证超细霞石正长岩的优越的光透射特性导致增强辐射固化,测试涂料固化手准备了15和5µm大小在0和总重量6%树脂固体。涂料被治好了一个把mini-conveyer然后摆硬度的测量。一把mini-conveyor等于100 mW /平方厘米。摆硬度测量振荡的数量。软涂层表面更容易变形,从而吸收更多的能量,导致更少的振荡。大摆硬度的函数应用固化能量提供了加速治愈率的证据。结果如图12所示,证明系统充满了超细霞石正长岩开发薄膜硬度速度超过修改的系统。硬度发展5µm大小是特别有效的治愈能量较低,建议行速度或生产利率可能会增加。能源消耗也可以减少高达50%的系统充满了超细霞石正长岩,同时提供同等或优越的治疗。
相同的测试配方使用5µm霞石正长岩也是用来测量红外光谱的双键转化率半分钟后治疗间隔的埃德蒙光学行业- 500炉。红外光谱分析可以测定消耗碳碳双键的丙烯酸酯组。双键减少的速度是衡量治愈率的配方。双键的转换是由公式:
转换= (Ao -在)
Ao
A0是峰的面积在802 - 817 cm - 1治疗。峰的面积在一些固化时间(t)这个公式给出了比例的涂层治疗。涂料需要很少或根本没有阴霾这个方法。通常情况下,需要9分钟,以确保一个完整的治疗。
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图13比较结果百分比双键转化率和固化时间。尽管有一些分散的数据,总体趋势表明,该方法是可行的,同意与摆硬度结果相当好,即超细霞石可以加速治愈以更快丙烯酸酯碳双键转化率。
结论
霞石正长岩是一个多才多艺的和独特的功能填料,提供的属性是有用的在各种各样的透明与不透明涂层的应用程序。新超细霞石正长岩大小折射率和物理性质,尤其适合作为性能添加剂radiation-curable涂料、油墨和粘合剂。
这是证明了超细霞石正长岩有异常高的透光率在有机粘结剂系统中常用的辐射固化的UVA和UVB波长至关重要。因此,与其他矿物填料和颜料,超细霞石正长岩预计不会“妨碍”与紫外光固化过程。实验与监管两摆硬度固化能源发展和双键转化率表明可以提高治疗效率,允许快速线路和/或减少能源消耗,当超细霞石正长岩被添加到系统。
未来的工作将针对发展中更精确的方法来研究双键转化的速度与超细分数,测试其他工程霞石正长岩版本,和评估性能的额外radiation-curable应用,如100%固体,油墨套印清漆和粘合剂,以确定额外的性能优势和成本节约的机会。
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本文提出了在2010 RadTech技术博览会和会议,巴尔的摩,医学博士www.radtech.org。
