UV硬化性コーティングの组成の概要

UV硬化性コーティングの主成分には、一般に、オリゴマー、光開始剤、活性希釈剤、および添加剤が含まれる。 以下では、UV硬化性コーティングの組成と性能特性について簡単に説明します。

UV硬化性コーティングのオリゴマーは、通常のコーティングの樹脂と同等であり、コーティングの性能に大きな役割を果たすフィルム形成物質です。

構造的には、オリゴマーは不飽和二重結合やエポキシ基などの光硬化性基を持っている必要があり、感光性樹脂に属しています。 オリゴマーの選択は、UV硬化性コーティングの配合設計における重要なステップである。

フリーラジカル光硬化性コーティングに使用されるオリゴマーは、主にエポキシアクリル樹脂、ポリウレタンアクリル樹脂、ポリエステルアクリル樹脂、ポリエーテルアクリル樹脂、アクリルエステル樹脂などのさまざまなアクリル樹脂です。最も一般的に使用されるものは、エポキシアクリル樹脂とポリウレタンアクリル樹脂です。

カチオン性光硬化性コーティングに使用されるオリゴマーは、エポキシまたはビニルエーテル基、例えばエポキシ樹脂およびビニルエーテル樹脂を有する。

オリゴマーの選択カチオンUVコーティング次の要因を包括的に考慮する必要があります: 低粘度、高速UV硬化速度、良好な物理的および機械的特性、ガラス転移温度、硬化収縮速度、低毒性、低刺激。

不飽和ポリエステルは一般にUV硬化木材コーティングに使用され、コストが低く、従来の溶剤ベースのコーティングとほぼ同等です。 他のタイプのオリゴマーの価格の継続的な下落に伴い、その性能は不饱和ポリエステル系よりもはるかに高く、その市场シェアは徐々に低下している。

エポキシアクリレートの合成は比较的容易であり、その価格は徐々に不饱和ポリエステルのレベルに近づいている。 硬化速度、硬化フィルム硬度、耐溶剤性、耐食性、引張強度、およびほとんどの基板への接着性能に優れています。 それは高いコストパフォーマンス比を有し、現在のUV硬化性コーティング配合物の好ましい原料となっている。

エポキシアクリレートの欠点は、その硬化製品が硬くて脆いことであり、通常、イソオクチルアクリレート、アクリレートの新しい活性希釈剤、または柔軟性の高い樹脂と組み合わせて使用されます。

ポリウレタンアクリレートは、その構造特性に基づいて、高硬度硬化フィルムと良好な柔軟性を有するコーティングの両方を得ることができる。 一般に、より長いソフトセグメントを持つポリウレタンアクリレート構造がコーティングに使用されます。 ポリウレタンアクリレートの主な特徴は、硬化フィルムが優れた柔軟性、ほとんどの基板への接着性、および耐食性を有することである。 しかしながら、その全体的な合成コストは高い。 さらに、UV硬化速度はエポキシアクリレートのそれよりわずかに低い。

ポリウレタンアクリレートは、通常、エポキシアクリレートおよび多官能性アクリレート活性希釈剤と混合される。

ポリエステルアクリレートは、低粘度、低コスト、および平均UV硬化速度を有する。 高官能性ポリエステルアクリレートの使用は、UV硬化速度を改善することができる。 長鎖アルカンまたはセグメントを含むポリエステルアクリレートは、顔料の濡れ性が高く、UV硬化塗料に使用できます。 ポリエステルアクリレートは、UV硬化性コーティングで単独で使用されることはあまり一般的ではなく、エポキシアクリレートやポリウレタンアクリレートなどの一般的に使用される主樹脂と組み合わせて使用されることがよくあります。

脂環式エポキシ樹脂オリゴマーは、分子量が大きく、粘度が高いため、UV硬化コーティング業界で単独ではあまり一般的に使用されていません。 しかし、アクリロキシ基を含むアクリル樹脂オリゴマーはUV硬化速度が低いものの、硬化収縮率が低く、硬化フィルムの接着性を向上させるのに役立つ。 カルボキシル修飾アクリル樹脂オリゴマーは、顔料着色システムにおいて安定化および分散の役割を果たすことができます。 したがって、これらのオリゴマーは、必要に応じてUV硬化コーティング配合物の機能補助樹脂として使用することができる。

近年、特殊コーティングのニーズを満たすために、有機ケイ素アクリル樹脂、水性UVオリゴマー、超分岐オリゴマーなど、いくつかの新しい構造化オリゴマーが徐々に開発され、適用されています。二重硬化オリゴマー、自己開始オリゴマー、脂肪族および脂環式エポキシアクリレート、低粘度オリゴマー、 UV硬化粉末コーティング用のオリゴマー、ハイブリッドオリゴマーなど。

光硬化性コーティングの光開始剤は、通常のコーティングの触媒と同等です。 光硬化性コーティングは、光開始剤を介して紫外線を吸収し、フリーラジカルまたはカチオンを生成します。これは、オリゴマーと活性希釈剤の間の重合および架橋反応を引き起こし、ネットワーク構造のコーティングフィルムを形成します。 フォーの割合がUV硬化性コーティングの配合における開始剤は小さく (わずか3% 〜5%) 、その役割は非常に重要です。

光開始剤は、生成される活性中間体が異なるため、フリーラジカル光開始剤とカチオン光開始剤の2つのタイプに分類できます。

フリーラジカル光開始剤は、フリーラジカルを生成するメカニズムが異なるため、クラッキング光開始剤と水素吸引光開始剤の2つのタイプに分類できます。

クラッキングフリーラジカル光開始剤は主に芳香族アルキルケトン化合物であり、主にベンゾインとその誘導体、ベンゾイルとその誘導体、アセトフェノンとその誘導体、 α ヒドロキシアルキルアセトフェノン、 α アルキルアミノアセトフェノン、アシルホスフィンオキシドなどが含まれます。

水素吸引光開始剤には、主にベンゾフェノンとその誘導体、チオアントラキノン、アントラキノンなどを含むベンゾフェノンまたは複素環芳香族ケトン化合物が含まれます。

水素吸引光開始剤と組み合わせて使用される共開始剤は、脂肪族第3級アミン、エタノールアミン第3級アミン、第3級安息香酸アミン、活性アミンなどの第3級アミン化合物です。

カチオン性光開始剤には、主にアリールジアゾニウム塩、ジアリールヨードニウム塩、トリアリールチオニウム塩、アリール鉄オニウム塩などが含まれます。さらに、ハイブリッド光開始剤、水ベースの光開始剤、可視光開始剤、およびマレイミドビニルエーテル光開始剤も、光開始剤の新しい研究ホットスポットです。

UV硬化コーティングの活性希釈剤は、通常のコーティングの溶媒と同等ですが、希釈効果があり、システムの粘度を調整するだけでなく、UV硬化反応にも関与します。コーティングのUV硬化速度およびコーティングフィルムの機械的特性に影響を及ぼす。 構造的には、UV硬化基を持つ有機化合物です。

通常、UV硬化性コーティング中のオリゴマーは硬化フィルムの主な特性を決定しますが、オリゴマーの粘度は高いことが多く、室温で最大10Pa・sに達するものもあります。塗布を困難にし、粘度を調整するためにアクティブな希釈剤を必要とします。 活性希釈剤の選択は、以下の要因を包括的に考慮する必要があります: 低粘度、低毒性、低刺激、低揮発性、低体積収縮、高反応性、樹脂および光開始剤との適合性、高純度、硬化製品の高いガラス転移温度、良好な熱安定性、および手頃な価格。

上记の指标の2つの最も顕著な要因は、反応活性と硬化生成物の性能です。 ただし、衛生と安全性を重視するコーティング製剤に使用する場合は、希釈剤の生理学的刺激性と毒性を特別に考慮する必要があり、スクリーニング基準をより厳しくする必要があります。

アクリレートモノマーは、単機能性活性希釈剤、二機能性活性希釈剤、多機能活性希釈剤などの高い反応性のため、活性希釈剤として広く使用されています。

エトキシル化またはプロピオレーションによって修飾されたアクリル酸塩は、新しいタイプのアクリル活性希釈剤です。 それらは、速い硬化速度を維持しながら、第1世代のアクリル活性希釈剤の皮膚刺激、高い毒性、および高い硬化収縮を改善するように設計されています。

ビニルエーテルは、エチレンまたはプロピレンエーテル構造を含み、高い反応性を持ち、フリーラジカル硬化システム、カチオン硬化システムで使用できる新しいタイプの活性希釈剤です。そしてフリーラジカルおよびカチオンのハイブリッドシステム。

メトキシ末端基を含む (メタクリレート) は、第3世代の活性希釈剤であり、単機能性活性希釈剤としての収縮と変換率が低いだけでなく、反応性も高くなります。

さらに、特別な機能を持つ活性希釈剤は、UV硬化反応に関与するだけでなく、基板 (金属、プラスチックなど) への接着性やUV硬化率の向上などの機能も備えています。顔料の分散を改善します。

UV硬化コーティングで使用される添加剤は、一般に通常のコーティングで使用されるものと同じであり、色素、充填剤、および様々な添加剤を必要とする。 しかし、UV硬化コーティングに使用される添加剤は、UV硬化反応の進行に影響を与えないように、紫外光の吸収を最小限に抑えるべきである。

無機充填剤は、オリゴマーと活性希釈剤の光重合によって引き起こされる体積収縮を減らすために、UV硬化性コーティングにしばしば添加されます。これは、接着性の改善と硬度、耐摩耗性、耐熱性の向上に役立ちます。硬化したフィルムのなど。

UV硬化性床コーティングなどの耐摩耗性が必要な状況では、タルカムパウダーやシリカヒュームなどのフィラーが添加されることがよくあります。 無機充填剤の添加は、硬化したコーティングの可撓性の低下をもたらし得る。 コーティングの柔軟性に対する高い要件が必要な状況では、注意が必要ですそれらを使用するとき。 無機フィラーの添加は、コーティングの粘度の大幅な増加をもたらすことが多く、攪拌および分散プロセス中に発生する多数の気泡をそれ自体で迅速に除去することは困難です。 消泡剤を追加する必要があります。

同時に、製造、保管、輸送、および建設中のコーティングの安定性を確保するために、一定量の重合阻害剤をUV硬化コーティングに添加する必要があります。