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輻射固化環(huán)保涂料是建立在與反應(yīng)性單體相混合的低相對分子質(zhì)量聚合物(低聚物)的基礎(chǔ)上，通常在無溶劑的情況下使用，在紫外線輻射條件下幾乎能夠瞬時固化。這種快速固化、無溶劑的特性也帶來了一些問題。例如，使用光固化涂料很難得到消光的表面，涂層對一些底物的滲透及粘結(jié)性差或涂層的耐候性不夠:此外，對于那些UN很難透過的特定顏色的或透明度較低的涂料還存在難固化的問題。紫外線或可見光固化(不包括電子射線固化)通常需要光引發(fā)劑催化固化反應(yīng)。

1輻射固化環(huán)保涂料的發(fā)展過程

輻射固化環(huán)保涂料盡管規(guī)模小和生產(chǎn)分散，但其發(fā)展速度繼續(xù)快于整個涂料工業(yè)。據(jù)有關(guān)咨詢公司的數(shù)據(jù)，1999年全球涂料市場價值為640億美元，北美涂料市場為180億美元。全球增長率為2%。2001年全球輻射固化環(huán)保涂料(即紫外線/電子束< UV/EB>輻射固化環(huán)保涂料)市場,估計為12.1億美元，其中北美市場4.6億美元。2001 年前全球11家大型輻射固化環(huán)保涂料供應(yīng)廠商的銷售額為2.68億美元,其中Sun Chemical為5 000萬美元，居首位，其次是DSM Desoteeh為4 500萬美元,Akzo Nobe 1為3 000萬美元,Valspar和Sherwin williams均為2 600萬美元。Akzo公司1 99年的銷售額為2 400萬美元，其在2000年兼并了CouauMs(科托茲)公司，從而躍升至第三位。

2001年輻射固化環(huán)保涂料的平均價格為40美元/加侖(2000年為41.5美元/加侖)。由于法規(guī)原因，歐洲平均售價較高,為42美元加侖。紫外光固化涂料在現(xiàn)代木器實用的涂料品種中是干速最快的漆種，因此在地板上應(yīng)用有廣闊的市場。同時光固化涂料在紙張上光、摩托車上光、光固化油墨、鋼板圈材、光纖保護(hù)等方面也有很大發(fā)展。國外光固化涂料之所以性能優(yōu)良、品種齊全，與其先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)分不開。聚合物乳液合成采用無表面活性劑的自乳化技術(shù)，并通過定向聚合、輻射聚合、互穿網(wǎng)絡(luò)聚合技術(shù)使多種不同單體組成的聚合物呈層狀結(jié)構(gòu)存在于同- -膠粒中，使產(chǎn)品既具有一-定的硬度、耐污染性,又使施工易于進(jìn)行，改進(jìn)涂料性能，增加使用功能。涂料生產(chǎn)工藝控制基本實現(xiàn)電腦控制，液體輸送實現(xiàn)管道化，固體物料已采用氣動和機械輸送及計量自動控制。國內(nèi)大部分光固化涂料采用芳香族聚氨酯工藝，由于甲苯二異氰酸酯制成的漆膜游離單體多，耐老化性能差，500 h人工老化，漆膜光澤只有80%，嚴(yán)重發(fā)黃; 150 C烘烤1 h,輕微發(fā)黃; 170 C烘烤5h,嚴(yán)重發(fā)黃。我國光固化涂料技術(shù)的開發(fā)首先在高等院校進(jìn)行，高校有較好的科研基礎(chǔ),參照國外先進(jìn)生產(chǎn)經(jīng)驗,與企業(yè)結(jié)合后蓬勃發(fā)展。

電子束固化涂料是近二十年來發(fā)展起來的一種新技術(shù)，是核技術(shù)應(yīng)用的重要組成部分，受到世界各國工業(yè)界的廣泛重視，現(xiàn)已形成工業(yè)規(guī)模。尤其是大功率的電子加速器的廣泛應(yīng)用，促使輻射加工產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展，其產(chǎn)值目前仍以20%左右的速度增長，經(jīng)久不衰。其中電子束輻射固化涂層技術(shù)在發(fā)展新型裝飾材料工業(yè)方面具有廣闊的應(yīng)用前景。電子束固化涂料的發(fā)展依賴于電子加速器的發(fā)展，目前國內(nèi)外均未普及,但現(xiàn)在已有許多新型的低能電子加速器問世，這為發(fā)展電子束固化涂料提供了可能。電子束固化涂料主要應(yīng)用于木器涂裝、塑料涂裝、紙張涂裝、皮革涂裝、卷材涂裝等。

2近年來輻射固化環(huán)保涂料的一些研究成果

日本專利JP2004010772.2004-01 -1 5公開了由丙烯酸樹脂和光敏異氰酸酯制備的光固化樹脂的組成及其制備的涂料。該樹脂由以下步驟制得:第-步，(a)含1個可聚合不飽和鍵和1個縮水甘油基的化合物與(b)含1個可聚合不飽和鍵且不同于(a)的化合物聚合:第二步，與含有1個羰基和1個不飽和鍵的其他化合物加成;第三步，得到的丙烯酸聚合物和含光敏基團(tuán)取代基的異氰酸酯反應(yīng)，最終得到可以光固化的樹脂20070104,它是以有機-無機復(fù)合樹脂為基料的涂料的組成”。

美國專利US2006-167127公開了含金屬化合物的輻射固化環(huán)保涂料組合物。涂料組合物可以UV輻射固化，含(A)至少一種含烯屬不飽和基的自由基聚合低聚物或聚合物基料、(B)至少一種可聚合的含一種或一種以上的烯屬不飽和基的單分子活性稀釋劑、(C)至少一種自由基聚合光引發(fā)劑、(D)至少一種金屬化合物(選自含陽離子或陰離子鹽化合物形式的金屬鹽化合物、有機金屬化合物、金屬絡(luò)合物及其混合物，其中金屬選自元素周期表中13~14類金屬或過渡金屬，這些金屬或過渡金屬除了0價外可以存在至少2種氧化態(tài))、(E)還可加入水、有機溶劑、顏料、填料或傳統(tǒng)的涂料助劑，得到的涂料組合物含非物理干燥基料和非β-二酮”。

德國專利DE10200500 040公布了輻射固化環(huán)保涂料用的帶(甲基)丙烯酸酯基的多官能聚硅氧烷。帶有相對高分子質(zhì)量的未改性聚硅氧烷嵌段并具有良好的附著性的此聚硅氧烷，具有特定的結(jié)構(gòu)。將由20個SiMe20單元、5個一SiMeHO0- - 單元和2個Me:Si0端基構(gòu)成的聚硅氧烷(232 g)與190 g含200個- -SiMe;0- 單元、2個- -CH2CHSiMe.0- 端基的聚硅氧烷，以及2x 10* Rh催化劑于120 C攪拌3h,制得一種母體。將該母體220 g于100 C滴加于35 g丙烯酸羥乙酯、50 g甲苯、250 mg氫醌和150 mg BPhs中，加熱2.5 h,于120 C真空汽提，制得有機硅改性丙烯酸酯。舉例說明了這種組合物作為光固化涂料的應(yīng)用。

美國專利US2006-194894公開了提高了韌性的涂料用無V0C輻射固化樹脂組合物。該輻射固化樹脂組合物不含或基本不含揮發(fā)性有機成分，用作涂料組合物提高了涂膜的低溫柔韌性。本發(fā)明輻射固化樹脂組合物含乙烯基二氧戊環(huán)封端的低聚物如: 1.4-(4- 羥丁基)-2-乙烯基-1, 3-二氧戊環(huán)-四甲基亞二甲苯基二異氰酸酯加成物與光引發(fā)劑混合。