uv涂料固化膜性能检测与评价


uv涂料固化膜性能检测与评价

1、表面干爽程度
某些配方涂层光照后底层交联固化尚可,表面仍有粘连,形成明显指纹印,这时在涂层表面放置小团棉花,用嘴吹走棉花团,捡查涂层表面是否粘有棉花纤维,如粘有较多棉纤,说明涂层表面固化不理想,干爽程度不够。可以调高光强;或调整配方,降低聚合较慢组分的比例,提高快固化组分的用量;添加抗氧阻聚组分,也有利于克服表面固化不彻底的弊病。

2、硬度
固化膜硬度是评价漆膜质量的重要关键指标。检测固化涂层硬度的方法有摆杆硬度、铅笔硬度、邵氏硬度等。摆杆硬度为相对硬度,在实验研究上经常采用。铅笔硬度简单易操作,工业上应用较广泛。硬度受配方组分和光固化条件控制,采用多官能度单体,提高反应转化率和交联度等,均可增加其硬度。

3、柔顺性
很多被涂底材具有一定可变形性,要求涂层具有相应柔顺性,例如纸张、软质塑料、皮革等。柔顺性优劣主要取决于配方本身,一般聚氨酯丙烯酸酯组分可提高柔顺性。固化涂层的弯曲度试验常用来表征其柔顺性,以不同直径的钢棍为轴心,将被覆固化涂层的材料对折,检验涂层是否开裂或剥落。柔顺性较好,但附着力不佳时,弯曲试验可能导致涂层剥离底材;柔顺性较差,而附着力较好时,弯曲试验可能导致涂层开裂。单官能度丙烯酸酯单体特别是像丙烯酸异辛酯这样同时具有内增塑功能的活性稀释剂可降低固化膜的交联度,提高柔顺性。

4、拉伸性能
固化膜的拉伸性能与柔顺性密切相关,在材料试验机上对哑铃形固化膜施加不断增强的拉伸力,膜层断裂时的伸长率用来表征其拉伸性能,拉伸应力转化成拉伸强度,较高的拉伸率和拉伸强度意味着固化膜具有较好的柔韧性。拉伸性能好的膜层一般柔韧性也较高,但韧性不一定高。柔韧性是评价固化涂层机械力学性能的重要指标,拉伸强度则关系到涂层抗机械破坏能力。

5、耐磨抗刮性
光固化涂料涂层的耐磨性一般高于传统溶剂型涂料,因为前者有较高交联网络的形成,后者大多通过溶剂挥发,树脂聚结成膜,发生化学交联的程度远不如光固化涂料。地板涂料的耐磨性要求较高,耐磨性一般通过磨耗仪测定,将光固化涂料涂附于测试用的圆形玻璃板上,光固化后置于磨耗测试台上,加负载,启动机器旋转,设定转数,以涂层质量的损失率作为衡量耐磨性的指标,磨耗率越高,则说明涂层耐磨性越差。耐磨性与涂层的交联程度相关,交联度增加,耐磨性提高。因此,光固化地板涂料中多含有高宫能度的活性稀释剂,如TMPTA、季戊四醇三丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷四丙烯酸、双季戊四醇五丙烯酸酯等。

除耐磨性以外,涂层表面的抗刮花性能有时要求也较高、抗刮花性能通常不用磨耗仪测定,而大多采用雾度测试表征.它反映的仅仅是涂层表面的抗磨性能,与膜层整体的耐磨性不完相同。

6、附着力
附着力是评价涂层性能的最基本指标之一。国内习惯采用划圈法测试,具体可参照国家涂料检测标准。欧美一般采用划格法,在涂层上划出10mm*10mm的小方格,以小方格涂层剥落比率衡量附着力。工业检测上常常采用简易的胶带法测定,用600#的黏胶带黏附于涂层上,按90度或180度两种方式剥离胶带,检验涂层是否剥离底材。涂层附着力主要由配方性质决定,对多孔或极性底材,附着力问题容易解决,多数常规配方可以满足基本的附着力要求。底材表面的洁净程度严重影响涂层附着力,特别是底材表面有油污、石蜡、硅油等脱模剂、有机硅类助剂时,表面极性很弱,且阻碍涂料与底材表面的直接接触,附着力将严重下降。

7、光泽度
光泽度一般采用光泽度计测定,可以采用30度角或60度角测定,60度角测定结果往往高于30度角的测定结果。相对于溶剂型涂料,光固化涂料较容易获得高光泽度固化表面,如果配方中添加有流平助剂,光泽度可能更高,常见光固化涂料的光泽度可以轻易达到100%或以上。溶剂型涂料因在成膜干燥过程中大量溶剂挥发,对涂层表面扰动较大,影响微观平整度,光泽度容易下降。随着人们审美观念的不断变化,亚光、磨砂等低光泽度的涂装效果越来越受欢迎。亚光效果可通过添加微粉蜡或无机亚光粉等获得,微粉蜡一般为合成的聚乙烯蜡或聚丙烯蜡,分散于光固化涂料中,固化成膜时因其对涂料体系的不相容性,游离浮于固化膜表面,形成亚光效果,这种亚光效果有柔软的手感,有一定蜡质感,由于消光蜡粉仅仅是浮于表面,本身强度较低,抗刮伤效果大多不理想。添加气相二氧化硅、硅微粉、滑石粉等无机组分,难以简单获得亚光磨砂效果。在无机消光方面,光固化涂料不同于传统溶剂型涂料,后者含有较多溶剂,成膜于燥时大量溶剂挥发,膜体积大幅度收缩,无机粒子容易暴露在干膜表面,达到消光效果。经典光固化涂料基本不含挥发性组分,成膜固化原理完全不同于溶剂型涂料,干燥时不存在大量溶剂挥发,膜体积不会有较大减小,无机粒子难以暴露在膜表面。不得已而采用做法是在配方中添加适量的低毒害惰性溶剂,增加固化时的膜体积收缩率,迫使无机消光粉暴露于固化膜表面。

树脂对消光效果也有影响,经验显示,气相二氧化硅用作消光剂添加到完全不含树脂的乙氧基化多官能团单体中,涂膜固化后,可表现出良好的磨砂效果。但添加环氧丙烯酸酯后,亚光、磨砂效果却消失了,这可能和树脂的固化收缩率有关。另外,环氧丙烯酸酯固化速率快,抗氧阻聚性能优异,表面固化完全,易形成高光泽度膜面。聚氨酯丙烯酸酯和聚酯丙烯酸酯的固化速率相对较低,也容易受到氧阻聚干扰,膜内层固化较好,而膜表面常常固化不理想,容易受到膜内少量挥发性成分的扰动,导致表面微观平整度下降。

8、抗蚀能力
光固化膜的抗蚀性能包括对稀酸、稀碱及有机溶剂的耐受能力,可以从固化膜的溶解和溶胀两方面评价,它反映膜层对溶剂破坏的耐受性能,可以用棉球蘸取溶剂对膜层进行双向擦拭,以涂层被擦穿见底材时的擦拭次数作为耐溶剂性能评价指标;也可以用溶剂溶胀法表征,以固定溶胀时间下膜层增重率作为评价指标。因为光固化涂层最终形成高度教练网络,一般不会出现膜层大量溶解,只可能是膜内小部分未交联成分被溶出,因此,光固化膜的凝胶指数常可达到90%以上。

9、热稳定性
一般装饰性光固化涂料无需考虑热稳定性问题,但如用于发热电器装置或受热器件涂装,则需考虑其长期耐热性。由于光固化涂料较高的交联度,热稳定性一般高于溶剂型或热固化涂料,采用多官能度丙烯酸酯单体,可提高固化膜热稳定性。树脂分子中具有芳环结构可增强耐热性,双酚A环氧丙烯酸树脂固化膜的耐热性良好,该固化膜于120℃下经过200h,红外吸收光谱物理性能及光学指标均无明显变化,酚醛环氧丙烯酸树脂含有更高的芳环比例,固化膜的耐热性能更优。

 

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