单体TMPTA能否增加光固涂料的致密性？

目前用于装饰的玻璃涂料主要是溶剂型的自干漆和烤漆 , 存在溶剂挥发 , 污染严重 , 且固化时间长的缺点。紫外光固化涂料具有固化速率快、能耗低、污染低等优点 , 近年来在塑料、纸张、木材、金属、皮革等的表面涂装、罩光方面发展迅速 [ 1 ] 。本文研制的光固化玻璃涂料使用聚氨酯丙烯酸酯作为预聚物 , 配合单体 , 通过配方优化 , 得到性能优良的光固化玻璃涂料。
1 实验部分
1. 1 原材料及仪器设备
实验所用的高分子丙烯酸酯、单体：三缩丙二醇二丙烯酸酯 ( TPGDA) 、己二醇二丙烯酸酯 (HDDA) 、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯 (TMPTA) 、光引发剂 1173, 。 2 kW 高压汞灯 , 市售 ; 0 ～ 100 μ m 湿膜制备器 , 上海现代环境工程有限公司出品。
1. 2 涂膜的制备
将聚氨酯丙烯酸酯、稀释单体、光引发剂和其他助剂按一定比例混合 , 用分散机分散均匀。选用 100 mm × 50 mm × 2 mm 的玻璃试片 , 先用乙酸乙酯清洗玻璃表面 , 然后用湿膜制备器涂布在试片上, 膜厚约为 100 μ m 。用 2 kW 的高压汞灯照射一定时间 , 使其固化成膜。
1. 3 性能测试
表干时间 : 用指触法测定。
附着力 : 按 GB9286 - 88 测试。
铅笔硬度 : 按 GB6739 - 86 测试。
2 结果与讨论
2. 1 稀释单体的影响
在选定聚氨酯丙烯酸酯作为预聚物的前提下 , 稀释单体对涂膜性能的影响就显得特别重要。稀释单体的作用之一就是降低整个体系的黏度 , 改善施工性能 , 改善漆膜的流变特性 [ 2 ] ; 其二是能够参与反应 , 起到了预聚物之间架桥的作用 , 所以国外有人称为架桥剂 , 因为其参与反应成了涂膜的一部分 , 会极大地影响了涂膜的各方面性能 [ 3 ] 。不同比例的稀释单体对涂膜性能的影响见表 2 。
表 2 稀释单体对涂膜性能的影响

由表2 可以看出 , 随着单体比例的增加 , 涂膜的固化时间变长 , 速度变慢 , 表面硬度增加。这是因为单体比例增加意味着体系双键密度的增大 , 就需要更长的时间来使所有双键反应完全 , 同时交联密度增加 , 漆膜硬度增加 , 脆性变大 , 附着力下降。考虑综合性能 , 预聚物与单体的比例选 7 ∶ 3 为合适。
单体的主要功能之一是降低黏度。若体系的黏度降到足够的程度 , 则可使其用量达到最低。这样可使材料的主体———预聚物的性能达到最大的发挥 [ 3 ] 。
2. 2 附着力促进剂种类的影响
由于玻璃表面非常光滑 , 一般涂料很难在其表面附着 , 必须添加合适的附着力促进剂 [ 4 ] 。如果涂料体系中没有添加附着力促进剂 , 无论怎么配比 , 固化后的涂膜附着力都非常差 , 划格后用粘胶带撕下时 , 漆膜全部脱离玻璃表面。所以选用合适的附着力促进剂就显得尤为重要。目前市场上的附着力促进剂主要有 3 大类。第一类为树脂类附着力促进剂 ; 第二类为硅烷偶联剂类附着力促进剂 ; 第三类为钛酸酯偶联剂类附着力促进剂。选用不同种类的附着力促进剂 , 添加量都为 0 1 5% 时 , 从表 3 可以看出硅烷类的效果明显优于其他两种。一般认为无机底材亲水的极性表面在环境中极容易吸附上一层水膜 , 当加有少量硅烷偶联剂的涂料 , 在涂布施工后 , 硅烷向涂料与底材的界面迁移 , 此时遇到无机表面的水分 , 可水解生成硅醇基 , 进而和玻璃表面上的羟基形成氢键或缩合成 Si — O — Si 共价键 [ 5 ] , 使漆膜能在玻璃表面产生优良的附着力。
表 3 附着力促进剂种类的影响