環(huán)氧大豆油在陽離子光固化體系、環(huán)氧豆油丙烯酸酯涂料及其他涂料體系的研究,已成為環(huán)氧大豆油涂料應(yīng)用熱點(diǎn)。據(jù)中國環(huán)氧樹脂行業(yè)協(xié)會(huì)()專家介紹,環(huán)氧大豆油資源豐富、價(jià)廉無毒、環(huán)境友好、熱穩(wěn)定性、光穩(wěn)定性、耐溶劑性好,廣泛應(yīng)用于PVC增塑
穩(wěn)定劑、食品包裝材料、藥用制品等的生產(chǎn),隨著節(jié)省資源、能源,減少污染要求的提出,環(huán)氧大豆油以其*的性能引起了涂料界高度興趣。其中陽離子光固化環(huán)氧大豆油因優(yōu)點(diǎn)突出,尤其受到人們的重視。
近年來國內(nèi)涂料用環(huán)氧大豆油的研究,主要集中在紫外光(UV)自由基固化環(huán)氧豆油丙烯酸酯體系,因其價(jià)格便宜,光敏性較強(qiáng),涂膜性能良好。國外的一些研究還涉及陽離子固化體系,環(huán)氧大豆油黏度低、聚合速率適中,非常適合于陽離子光固化體系。陽離子光固化環(huán)氧大豆油涂料具體有何優(yōu)點(diǎn)?中國環(huán)氧樹脂行業(yè)協(xié)會(huì)()專家介紹說,環(huán)氧大豆油作為光固化主體樹脂用于陽離子固化體系中,其主要優(yōu)點(diǎn)有:陽離子固化膜與基材間的附著力明顯增強(qiáng),雖然環(huán)氧化合物聚合時(shí)也同樣存在由范德華力作用距離變成同化后的共價(jià)鍵之間的距離而造成的體積收縮,但是由于環(huán)氧單體聚合時(shí),單體中的環(huán)打開形成的鏈結(jié)構(gòu)單元大于單體分子結(jié)構(gòu),抵消了一部分體積收縮,使得陽離子固化膜附著力更強(qiáng)。
盡管光固化涂料的品種繁多、性能各異,其主要成分一般包括:可交聯(lián)的預(yù)聚物、光引發(fā)劑、活性稀釋劑、可能的有機(jī)無機(jī)填料等。在陽離子光固化環(huán)氧豆油體系中,常用的光引發(fā)劑有碘鎓鹽,硫鎓鹽,鐵芳烴鹽,磺酰氧基酮,三芳基硅氧醚等。其基本作用特點(diǎn)是光活化到激發(fā)態(tài),分子發(fā)生一系列分解反應(yīng),zui終產(chǎn)生*質(zhì)子酸或路易斯酸,引發(fā)環(huán)氧大豆油開環(huán)發(fā)生聚合反應(yīng)。光引發(fā)劑在涂料配方中所占比例雖小(0.5~6.0%),所起作用卻極其關(guān)鍵,故選擇合適的光引發(fā)劑就顯得尤為重要。Gu等將脂環(huán)族環(huán)氧樹脂UVR 6110和環(huán)氧豆油混合后,利用一種新的鎓鎵酸鹽體系作為陽離子光固化的引發(fā)劑。實(shí)驗(yàn)證明不同的引發(fā)體系對涂膜的性能影響很大,當(dāng)用锍鎓鎵酸鹽作引發(fā)劑時(shí),ESO/UVR 6110=1/1所組成的涂膜性能,當(dāng)用碘鎓鎵酸鹽作引發(fā)劑時(shí),ESO/UVR 6110=3/2時(shí)涂膜性能。
陽離子同化不被氧氣阻聚,在空氣氛中可以獲得快速而*的聚合;陽離子固化存在“暗反應(yīng)”,所以隨著時(shí)間的延長,陽離子固化涂膜的耐溶劑性大大提高。由于環(huán)氧大豆油光固化時(shí)反應(yīng)活性低、固化速度慢,而脂環(huán)族環(huán)氧化合物一般聚合速率較快,固化涂層的絕緣性、耐候性較好,因此常作為反應(yīng)原料和環(huán)氧大豆油混合使用,以期獲得較理想的涂膜性能。中國環(huán)氧樹脂行業(yè)協(xié)會(huì)()專家介紹說,常用的有UVR-6110,UVR-6128,其中UVR-6110用作基礎(chǔ)樹脂,可提供高的固化速率和硬度。有資料表明當(dāng)把環(huán)氧大豆油作為一種共反應(yīng)劑和脂環(huán)族環(huán)氧樹脂相混合用于陽離子固化時(shí),發(fā)現(xiàn)當(dāng)環(huán)氧豆油的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10~20%時(shí),涂膜硬度適中、性能良好。并且在混入環(huán)氧豆油后,可以通過改變環(huán)氧基/羥基的比例米調(diào)節(jié)涂膜的硬度。
此外一些憎水的多元醇可以和引發(fā)劑光解產(chǎn)生的*路易斯酸作用,置換出*質(zhì)子酸、促進(jìn)*質(zhì)子酸的產(chǎn)生,有利于環(huán)氧基聚合,但必須保持它與環(huán)氧化合物之間適當(dāng)?shù)谋壤?,才能充分發(fā)揮陽離子的同化優(yōu)勢,一般以環(huán)氧化合物間的環(huán)氧基與多元醇中的羥基之比在3~10之間。據(jù)中國環(huán)氧樹脂行業(yè)協(xié)會(huì)()專家介紹,Thames等在環(huán)氧大豆油基陽離子紫外光固化體系中引入了多羥基化合物,將環(huán)氧大豆油、環(huán)氧樹脂UVR-6110、Tone多元醇0305分步混合后在光引發(fā)劑UV16974的作用下進(jìn)行反應(yīng),通過多元醇與環(huán)氧化合物的作用,提高了交聯(lián)速率,從而改善了固化過程和涂膜性能。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明:固化膜顯示出較好的附著力,斷裂伸長率在ESO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%時(shí)zui高,隨后逐漸降低。當(dāng)環(huán)氧豆油質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%時(shí),斯瓦德硬度要比不含環(huán)氧大豆油時(shí)高;同時(shí)隨著ESO質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加,固化膜的光澤度增加,而且ESO質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加也提高了陽離子光固化體系的紫外穩(wěn)定性和抗腐蝕的能力