'UV塗料用二氧化硅消光劑的研究'
0 引言
UV 固化塗料，即紫外光固化塗料，是指在紫外光照射下，可以發生光聚合或光交聯反應的特種塗料，是20 世紀60 年代發展起來的一種塗料品種。其特點在於能源消耗低、空氣汙染小、固化速度快，適用於自動化流水線高速塗布的工業化大生產，特別是手機塑料外殼、手錶、PVC 薄膜、木材傢俱、紙張等外形不規則、不能受熱的基材的塗裝。基材的低光澤或亞光表面，以前都是採用一般溶劑型塗料來獲得。
塗膜表面越粗糙，其光澤度就越低。若想獲得表面粗糙效果，通常可以通過改變塗膜的微觀結構，即通過溶劑的揮發獲得表面凹凸不平的效果。UV 固化塗料不同於常規的溶劑型塗料，其無溶劑的組成，使得其成膜過程的表面微觀結構中形成的不平整效果較少，需要另外添加消光劑來獲得亞光或低光澤塗層。
傳統溶劑型塗料亞光塗層的獲得，其消光劑的添加量通常在1%~4%，而在UV 塗料中，消光劑的添加比例通常較高，達到10% 以上，使得塗料對消光劑本身吸油值的敏感程度較高，即需要使用吸油量較低的產品，要求消光劑的吸油量在200~100 g 以下，儘可能地降低消光劑對塗料黏度的影響。
此外，由於添加量大，UV 固化塗料對於消光劑的透明度要求也較高，加入體系中的消光劑不能影響最終成膜物質的透明度。消光劑在UV 固化塗料生產過程中的起泡問題也同樣需要注意。
針對上述UV 固化塗料固化時的特點，市售產品中已有專門用於此類塗料體系的消光劑。
1 二氧化硅消光劑的製備
二氧化硅消光劑的製備，有沉澱法和氣相法兩種生產工藝。氣相法的產品儘管透明性優異，但是由於生產中使用了四氯化硅和需要高溫條件，生產成本高，其市場售價通常是沉澱法產品的2~3 倍；沉澱法二氧化硅的原材料和生產工藝成本較低，獲得市場的普遍認可。
沉澱法生產二氧化硅的工藝，使用無機鹼金屬硅酸鹽和無機酸溶液作為原材料，通常採用硅酸鈉和硫酸，其成本較低。在此類工藝中，有凝膠法生產的大孔硅膠產品和普通沉澱法生產的白炭黑產品，儘管同為沉澱法所生產的產品，由於生產過程控制環節的不同，其成品在孔結構上也有很大的不同（見表1），應用在塗料中的效果也不盡相同，通常選擇大孔硅膠工藝所製成的產品用於對光澤度等性能要求較高的塗料中，在獲得亞光效果的同時，對塗層的透明性影響較小。
大孔硅膠與白炭黑比較
0 引言
UV 固化塗料，即紫外光固化塗料，是指在紫外光照射下，可以發生光聚合或光交聯反應的特種塗料，是20 世紀60 年代發展起來的一種塗料品種。其特點在於能源消耗低、空氣汙染小、固化速度快，適用於自動化流水線高速塗布的工業化大生產，特別是手機塑料外殼、手錶、PVC 薄膜、木材傢俱、紙張等外形不規則、不能受熱的基材的塗裝。基材的低光澤或亞光表面，以前都是採用一般溶劑型塗料來獲得。
塗膜表面越粗糙，其光澤度就越低。若想獲得表面粗糙效果，通常可以通過改變塗膜的微觀結構，即通過溶劑的揮發獲得表面凹凸不平的效果。UV 固化塗料不同於常規的溶劑型塗料，其無溶劑的組成，使得其成膜過程的表面微觀結構中形成的不平整效果較少，需要另外添加消光劑來獲得亞光或低光澤塗層。
傳統溶劑型塗料亞光塗層的獲得，其消光劑的添加量通常在1%~4%，而在UV 塗料中，消光劑的添加比例通常較高，達到10% 以上，使得塗料對消光劑本身吸油值的敏感程度較高，即需要使用吸油量較低的產品，要求消光劑的吸油量在200~100 g 以下，儘可能地降低消光劑對塗料黏度的影響。
此外，由於添加量大，UV 固化塗料對於消光劑的透明度要求也較高，加入體系中的消光劑不能影響最終成膜物質的透明度。消光劑在UV 固化塗料生產過程中的起泡問題也同樣需要注意。
針對上述UV 固化塗料固化時的特點，市售產品中已有專門用於此類塗料體系的消光劑。
1 二氧化硅消光劑的製備
二氧化硅消光劑的製備，有沉澱法和氣相法兩種生產工藝。氣相法的產品儘管透明性優異，但是由於生產中使用了四氯化硅和需要高溫條件，生產成本高，其市場售價通常是沉澱法產品的2~3 倍；沉澱法二氧化硅的原材料和生產工藝成本較低，獲得市場的普遍認可。
沉澱法生產二氧化硅的工藝，使用無機鹼金屬硅酸鹽和無機酸溶液作為原材料，通常採用硅酸鈉和硫酸，其成本較低。在此類工藝中，有凝膠法生產的大孔硅膠產品和普通沉澱法生產的白炭黑產品，儘管同為沉澱法所生產的產品，由於生產過程控制環節的不同，其成品在孔結構上也有很大的不同（見表1），應用在塗料中的效果也不盡相同，通常選擇大孔硅膠工藝所製成的產品用於對光澤度等性能要求較高的塗料中，在獲得亞光效果的同時，對塗層的透明性影響較小。
大孔硅膠與白炭黑比較
通過蠟處理對二氧化硅消光劑產品進行表面改性，可以使塗層獲得良好的手感，在UV 塗料中，同時可以幫助消光劑在沒有溶劑揮發的體系中形成表面粗糙度。此類產品通常製成粒徑較小的顆粒在薄塗層中使用。與常規的溶劑型和水性體系一樣，不同粒度分佈的二氧化硅消光劑產品在不同厚度的塗層中均有使用。
2 實驗部分
選取市售常見的UV 塗料用二氧化硅消光劑進行對比，其物化指標如表2 所示。
消光劑產品物化指標對比
0 引言
UV 固化塗料，即紫外光固化塗料，是指在紫外光照射下，可以發生光聚合或光交聯反應的特種塗料，是20 世紀60 年代發展起來的一種塗料品種。其特點在於能源消耗低、空氣汙染小、固化速度快，適用於自動化流水線高速塗布的工業化大生產，特別是手機塑料外殼、手錶、PVC 薄膜、木材傢俱、紙張等外形不規則、不能受熱的基材的塗裝。基材的低光澤或亞光表面，以前都是採用一般溶劑型塗料來獲得。
塗膜表面越粗糙，其光澤度就越低。若想獲得表面粗糙效果，通常可以通過改變塗膜的微觀結構，即通過溶劑的揮發獲得表面凹凸不平的效果。UV 固化塗料不同於常規的溶劑型塗料，其無溶劑的組成，使得其成膜過程的表面微觀結構中形成的不平整效果較少，需要另外添加消光劑來獲得亞光或低光澤塗層。
傳統溶劑型塗料亞光塗層的獲得，其消光劑的添加量通常在1%~4%，而在UV 塗料中，消光劑的添加比例通常較高，達到10% 以上，使得塗料對消光劑本身吸油值的敏感程度較高，即需要使用吸油量較低的產品，要求消光劑的吸油量在200~100 g 以下，儘可能地降低消光劑對塗料黏度的影響。
此外，由於添加量大，UV 固化塗料對於消光劑的透明度要求也較高，加入體系中的消光劑不能影響最終成膜物質的透明度。消光劑在UV 固化塗料生產過程中的起泡問題也同樣需要注意。
針對上述UV 固化塗料固化時的特點，市售產品中已有專門用於此類塗料體系的消光劑。
1 二氧化硅消光劑的製備
二氧化硅消光劑的製備，有沉澱法和氣相法兩種生產工藝。氣相法的產品儘管透明性優異，但是由於生產中使用了四氯化硅和需要高溫條件，生產成本高，其市場售價通常是沉澱法產品的2~3 倍；沉澱法二氧化硅的原材料和生產工藝成本較低，獲得市場的普遍認可。
沉澱法生產二氧化硅的工藝，使用無機鹼金屬硅酸鹽和無機酸溶液作為原材料，通常採用硅酸鈉和硫酸，其成本較低。在此類工藝中，有凝膠法生產的大孔硅膠產品和普通沉澱法生產的白炭黑產品，儘管同為沉澱法所生產的產品，由於生產過程控制環節的不同，其成品在孔結構上也有很大的不同（見表1），應用在塗料中的效果也不盡相同，通常選擇大孔硅膠工藝所製成的產品用於對光澤度等性能要求較高的塗料中，在獲得亞光效果的同時，對塗層的透明性影響較小。
大孔硅膠與白炭黑比較
通過蠟處理對二氧化硅消光劑產品進行表面改性，可以使塗層獲得良好的手感，在UV 塗料中，同時可以幫助消光劑在沒有溶劑揮發的體系中形成表面粗糙度。此類產品通常製成粒徑較小的顆粒在薄塗層中使用。與常規的溶劑型和水性體系一樣，不同粒度分佈的二氧化硅消光劑產品在不同厚度的塗層中均有使用。
2 實驗部分
選取市售常見的UV 塗料用二氧化硅消光劑進行對比，其物化指標如表2 所示。
消光劑產品物化指標對比
在薄塗層中，表面改性的產品是必須的，通過蠟處理進行消光劑的表面改性，使得UV 固化塗料乾燥過程中充分形成凹凸不平的表面效果，從而形成光的散射，最終達到消光的目的，表2 中所列國產產品1 可達到進口產品相同的消光效果。在產品應用中，厚塗層的UV 固化塗料有時可以使用粒徑較大，且沒有經過表面改性蠟處理的產品，當塗層厚度較高時，表2 中所列的國產產品2 應用效果反而優於國產產品1。
2.1 原料
樹脂：環氧丙烯酸酯；光引發劑：英力；單體：TPGDA（二縮三丙二醇二丙烯酸酯）、TMTPA（三羥甲基丙烷三丙烯酸酯）；消光劑：10%。
2.2 設備
固化機：2 kW，實驗室用。
2.3 性能測試
以2 200 r/min 分散速度將上述原料充分分散均勻，用絲棒塗布形成平整塗層，採用固化機固化1~2 s，測試塗層幹膜光澤度，結果見圖1。
光澤度與溼膜厚度的關係
0 引言
UV 固化塗料，即紫外光固化塗料，是指在紫外光照射下，可以發生光聚合或光交聯反應的特種塗料，是20 世紀60 年代發展起來的一種塗料品種。其特點在於能源消耗低、空氣汙染小、固化速度快，適用於自動化流水線高速塗布的工業化大生產，特別是手機塑料外殼、手錶、PVC 薄膜、木材傢俱、紙張等外形不規則、不能受熱的基材的塗裝。基材的低光澤或亞光表面，以前都是採用一般溶劑型塗料來獲得。
塗膜表面越粗糙，其光澤度就越低。若想獲得表面粗糙效果，通常可以通過改變塗膜的微觀結構，即通過溶劑的揮發獲得表面凹凸不平的效果。UV 固化塗料不同於常規的溶劑型塗料，其無溶劑的組成，使得其成膜過程的表面微觀結構中形成的不平整效果較少，需要另外添加消光劑來獲得亞光或低光澤塗層。
傳統溶劑型塗料亞光塗層的獲得，其消光劑的添加量通常在1%~4%，而在UV 塗料中，消光劑的添加比例通常較高，達到10% 以上，使得塗料對消光劑本身吸油值的敏感程度較高，即需要使用吸油量較低的產品，要求消光劑的吸油量在200~100 g 以下，儘可能地降低消光劑對塗料黏度的影響。
此外，由於添加量大，UV 固化塗料對於消光劑的透明度要求也較高，加入體系中的消光劑不能影響最終成膜物質的透明度。消光劑在UV 固化塗料生產過程中的起泡問題也同樣需要注意。
針對上述UV 固化塗料固化時的特點，市售產品中已有專門用於此類塗料體系的消光劑。
1 二氧化硅消光劑的製備
二氧化硅消光劑的製備，有沉澱法和氣相法兩種生產工藝。氣相法的產品儘管透明性優異，但是由於生產中使用了四氯化硅和需要高溫條件，生產成本高，其市場售價通常是沉澱法產品的2~3 倍；沉澱法二氧化硅的原材料和生產工藝成本較低，獲得市場的普遍認可。
沉澱法生產二氧化硅的工藝，使用無機鹼金屬硅酸鹽和無機酸溶液作為原材料，通常採用硅酸鈉和硫酸，其成本較低。在此類工藝中，有凝膠法生產的大孔硅膠產品和普通沉澱法生產的白炭黑產品，儘管同為沉澱法所生產的產品，由於生產過程控制環節的不同，其成品在孔結構上也有很大的不同（見表1），應用在塗料中的效果也不盡相同，通常選擇大孔硅膠工藝所製成的產品用於對光澤度等性能要求較高的塗料中，在獲得亞光效果的同時，對塗層的透明性影響較小。
大孔硅膠與白炭黑比較
通過蠟處理對二氧化硅消光劑產品進行表面改性，可以使塗層獲得良好的手感，在UV 塗料中，同時可以幫助消光劑在沒有溶劑揮發的體系中形成表面粗糙度。此類產品通常製成粒徑較小的顆粒在薄塗層中使用。與常規的溶劑型和水性體系一樣，不同粒度分佈的二氧化硅消光劑產品在不同厚度的塗層中均有使用。
2 實驗部分
選取市售常見的UV 塗料用二氧化硅消光劑進行對比，其物化指標如表2 所示。
消光劑產品物化指標對比
在薄塗層中，表面改性的產品是必須的，通過蠟處理進行消光劑的表面改性，使得UV 固化塗料乾燥過程中充分形成凹凸不平的表面效果，從而形成光的散射，最終達到消光的目的，表2 中所列國產產品1 可達到進口產品相同的消光效果。在產品應用中，厚塗層的UV 固化塗料有時可以使用粒徑較大，且沒有經過表面改性蠟處理的產品，當塗層厚度較高時，表2 中所列的國產產品2 應用效果反而優於國產產品1。
2.1 原料
樹脂：環氧丙烯酸酯；光引發劑：英力；單體：TPGDA（二縮三丙二醇二丙烯酸酯）、TMTPA（三羥甲基丙烷三丙烯酸酯）；消光劑：10%。
2.2 設備
固化機：2 kW，實驗室用。
2.3 性能測試
以2 200 r/min 分散速度將上述原料充分分散均勻，用絲棒塗布形成平整塗層，採用固化機固化1~2 s，測試塗層幹膜光澤度，結果見圖1。
光澤度與溼膜厚度的關係
由圖1 可見：採用不同溼膜厚度製成的塗層，其光澤度數值隨著塗層厚度的增加而降低。
3 結語
國產二氧化硅消光劑產品在UV 固化塗料中的消光效果已與進口產品相當，但是在透明度、手感等方面有待提高，塗料分散過程中產生泡沫較多的問題也是研究重點。光固化塗料的應用前景廣闊，伴隨而來的亞光塗層所使用的消光劑產品的需求也日益增加，在產品開發和應用領域，仍需要生產企業和產品使用企業加大研究力度。