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UV自由基固化和阳离子固化比较-固化,离子

摘要：对UV自由基固化和阳离子固化两种机理进行了对照试验．考察了温度和O：对固化速度的影响，涂层性能厦它们作为uv固化涂料、油墨的优缺点，并从理论上进

行了分析．UV自由基固化和阳…

摘要：对UV自由基固化和阳离子固化两种机理进行了对照试验．考察了温度和O：对固化速度的影响，涂层性能厦它们作为uv固化涂料、油墨的优缺

点，并从理论上进行了分析．UV自由基固化和阳离子固化的固化速度随温度的升高而加快，并且卣由基的固化速度大于阳离子固化速度．自由基固化体积收

缩大，附着力差；阳离子固化体积收缩小，附着力优异．氧对自由基固化有显著的阻聚作用，而对阳离子固化没有阻聚效应．此外，阳离子固化存在“暗反

应”，当移走UV光源后，仍会发生固化反应

关键词：UV固化；UV固化涂料；自由基固化涂料；阳离子固化涂料

紫外光(UV)固化涂料是20世纪60年代末由德国首先开发出来的一种新型环保涂料，它具有高效、节能、无污染、成膜速度快和涂层性能优异等优点，因

而得到迅速发展．我国的UV固化涂料近年来也获得了较快的发展，由1980年的不到1％发展到目前约占涂料总量的30％．1994年，我国耗用各类紫外光固化

涂料3100～3300吨，1998年耗用量达6200～6400吨，平均年增长率超过25％．UV固化按机理来分，可分为自由基固化和阳离子固化两种．国内自由基固化

现已普遍投入使用，阳离子固化也有不少文献进行了综述。但是，阳离子固化技术的具体运用，国内未见报道；UV自由基与阳离子固化两者在使用和性能方

面到底有何差别，也未见有关文献．笔者对此进行了比较试验，获得了一些很有价值的结果．

1UV自由基固化和阳离子固化的机理比较

在UV照射下，不同的光引发剂分解产生的结果不同，有的产生自由基，有的产生阳离子，自由基或阳离子能引发具有反应活性的相应齐聚物及活性稀

释剂，发生聚合反应，形成三维网状结构的聚合物．

在UV引发的自由基聚合中，自由基链失活或终止的机会较多，在光照停止时，继续聚合固化的可能性较少，同时，氧也易和自由基反应，生成较稳定

的过氧自由基，因此氧起到了阻聚的作用．在阳离子聚合过程中(也有少量自由基产生，但主要是阳离子引发固化)，由于阳离子之间不能两两偶合也不会和

氧反应．即使发生链转移反应，亦会产生一个新的阳离子活性中心，使阳离子固化反应继续下去

2自由基配方与阳离子配方固化速度的比较试验

无论是在纸材还是在铝材上，自由基配方固化速度都比阳离子配方的固化速度快．这是因为：①阳离子引发剂受UV照射后，产生超强酸活性中心，由

于体系中碱性杂质的存在，活性中心遇碱先中和，导致阳离子聚合速度幔；②作为阳离子固化的引发剂多为芳基碘(硫)铺盐，UV照射后，产生的阳离子活性

中心体积较大，进攻环氧基上的碳原子时，以双分子亲核取代(Sw2)的方式进行，位阻效应较大口]，而自由基聚合则不存在这一位阻效应，所以阳离子聚台

速度要比自由基的慢．

3氧气对两者固化速度的影响比较

氧气显著影响自由基固化速度，而对阳离子的影响则很微弱．氧气对自由基聚合的阻聚作用可由机理式看出，因为O2极易与自由基R•反应，生成过氧自

由基ROO•，而ROO•难引发自由基聚合．自由基R•与O：反应速率常数要比R•与单体分子的反应速率常数大104～105倍．因此如果涂层中存在O2，那么R•首

先就会和O2反应而被消耗掉．大大减慢反应速度．另外，O2又有两个自旋方向相反的未成对电子，是一种稳定的三重态．但在UV照射下，会变得很活泼，

能与激发态的光引发剂结合，然后分解为基态的光引发剂和单线态的O2．其反应速率常数k，可达109数量级川，因而使光引发剂的效率降低．在阳离子固化

过程中，O2与引发剂所产生的强酸活性中心不发生反应．因此，即使涂层中存在微量的O2，也会对自由基固化产生很大的阻聚作用，而对阳离子体系影响却

不大

4温度对固化速度的影响比较

对温度的控制亦是一个重要因素．为了考察温度对两者固化速度的影响，将上述两个配方在不同的温度下固化，其结果见图2．由图二可看出，自由基

和阳离子配方的固化速度随着温度的升高都有增加的趋势．因为在光引发聚合过程中，光引发剂的引发速率最小，是控制反应的慢步骤．温度升高有利于引

发剂获得分解所需的活化能而迅速产生自由基或阳离子，且温度升高有利于聚合体系双键中n键或环打开，引发聚合反应，使涂层的固化速度加快．但引发剂

易热分解，因此固化温度一般控制在80