耐磨UV光固化胶水制备工艺设计
专业名称 高分子材料与工程
摘要：随着科学技术的发展，人们对环境保护的要求提高，原来广泛使用的胶黏剂因为存在的环保问题，已经逐步被市场淘汰。因此，这必然要求新技术来替代传统胶黏剂。其中，紫外光固化技术和胶黏剂的结合，成功开发了紫外光固化胶，它具有许多传统胶黏剂所没有的优点，固化快，贮存期长，耗能少，无溶剂污染等，是一种新型节能的环保胶黏剂。所谓的紫外光固化指的是：胶黏剂中的光引发剂在适当的波长和光强的紫外光的照射下，迅速分解为自由基或阳离子，然后引发不饱和键聚合，使材料固化。
紫外光固化胶主要由光引发剂（光敏剂）、活性稀释剂和预聚物组成，胶黏剂中的光引发剂在适当的波长和光强的紫外光照射下，迅速分解成自由基或阳离子，进而引发不饱和键聚合，使材料固化。三者中最重要的是光引发剂，光引发剂按引发机理可分为自由基聚合引发剂、阳离子聚合引发剂、能量转移型引发剂和离子反应型引发剂。预聚物通常在光固化胶黏剂组分中占最大比例，是光固化胶黏剂配方的基体树脂，固化后产品性能主要就是由预聚物树脂决定的。活性稀释剂除了有稀释作用外，还有交联作用，会影响固化膜的最终性能，选用时要考虑与预聚物的相容性、挥发性等性质。
而关于对紫外光固化胶黏剂的耐磨改性，材料的耐磨性主要与其本身内聚强度有关, 内聚强度主要包括了化学键、氢键和范德华力等，氢键的存在可以使得分子之间的内聚力较大, 另外，预聚物的官能度愈高, 那么其涂膜的耐磨性和硬度也越高, 这是因为随着预聚物的双键数量增加, 分子间更容易交联成致密的大分子网状结构。但低官能度低黏度的预聚物形成的涂膜又较软, 不适合单独使用。而高官能度预聚物单独使用可能会影响涂膜的附着力, 所以需要通过低官能度与高官能度预聚物复配来调节涂层的耐磨性、强度、柔性和附着力之间的平衡。
关键词：紫外光固化；改性；光引发；胶黏剂
一、文献综述
在大多数工业紫外光固化涂料中多丙烯酸酯（即交联单体）已经被用于实现高涂层性能，如表面硬度、耐热性以及耐溶剂性。 在多丙烯酸酯存在时，聚合体系发生交联反应，使其凝胶化。由于其高交联的聚合物结构，由此得到了高性能的涂层。 一般来说，实际涂层需要表面硬度强、耐热性和耐溶剂性。 为了达到这些物理性能上的要求，常用大量的多丙烯酸酯作为主要成分。同时，因为涉及交联反应，因此光聚合会产生较高的固化收缩，从而降低涂层-基体的附着力。为了尽量减少收缩的程度，最好紫外光固化配方中不存在多丙烯酸酯。但在仅含有单丙烯酸酯作为单体的聚合体系中，由于没有发生交联反应，因此导致涂层性能变差。 因此，除可交联单体外，还需要加入另一种组分来获得既有高物理性能又有低固化收缩率的紫外光固化涂料。
在前期研究中，我们发现当光聚合反应是由Ⅱ型（夺氢型）光引发剂所引发时，涉及到交联的聚合反应在单丙烯酸酯的聚合中发生。这说明，当使用具有高玻璃化转变温度的单丙烯酸酯为单体时，不使用多丙烯酸酯就可以得到玻璃交联涂层。在本次研究中，评估了使用Ⅰ型（裂解型）光引发剂或Ⅱ型光引发剂通过自由基光聚合反应所制备的UV固化涂料的物理性能。由Ⅱ型光引发剂引发所得到的涂层由于其聚合物结构交联，其表面的硬度和耐热性均高于Ⅰ型光引发剂引发的涂层。此外，其交联涂层也表现出较好的耐溶剂性。一般含有多丙烯酸酯的配方经过紫外光固化得到的涂层收缩率比较高，这导致其附着力差，基体翘曲。
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