干货 | 解析脂环族环氧树脂在UV固化中的应用
发布日期:2024-12-27

根据2023年12月27日修订发布的《产业结构调整指导目录(2024年本)》,国家发展改革委鼓励发展低VOCs含量产品,淘汰和限制使用高VOCs含量的溶剂型胶粘剂、涂料等产品,其中辐射固化和水性化,是发展低 VOCs 材料的两大主流趋势。

辐射固化具有固化速度快,工艺简单,绿色环保等优点,在涂料、胶粘剂、3D 打印等领域广泛应用。辐射固化技术大体分为 UV 自由基、UV 阳离子、以及自由基/阳离子混合固化体系,为下游提供更多不同性能的解决方案。

UV阳离子 vs UV自由基 

固化性能对比UV阳离子

辐射固化体系目前大部分仍然是丙烯酸酯体系。不仅固化收缩率大,还会导致固化过程中涂层或胶粘构件中产生内应力,降低粘接强度,甚至会局部产生开裂翘曲的情况。所以降低甚至消除固化过程中的体积收缩,对于提高涂层或胶粘剂的粘接强度具有重要意义。

UV阳离子体系具有收缩率低、无氧阻聚等优点,可以完美改善UV自由基问题。以下对于两种体系在性能表现和反应特性上的差异进行具体对比:

氧阻聚效应:

UV自由基体系受氧阻聚影响较大,需要通过添加抗氧阻聚剂、提高辐照能量等方式,降低表粘或发油现象;

UV阳离子体系不存在氧阻聚。

基材附着力:

UV阳离子相比UV自由基,拥有更好的附着力(通常在比较难附着的基材表面,如玻璃/金属/高密度塑胶如PET等)。

体积收缩率:

UV自由基体系收缩率6-15%;

UV阳离子体系收缩率低,可控制在1-3%。

暗固化特性:

UV自由基体系在光照结束后,反应立即停止;

UV阳离子体系存在暗反应特性。即在停止光源照射后,可继续向内层反应,完成材料的后固化。非常适合做厚涂的应用,加热对阳离子后固化速度的提升有明显帮助。

接触安全性:

UV阳离子体系的安全性反应程度接近100%,可通过 REACH/FDA 检测认证,以及应用于食品包装等领域。

光固化速度:

一般情况下UV自由基体系的固化速度比UV阳离子体系要快;受氧阻聚影响的产品,UV阳离子体系表干会更快,但实干速度不如UV自由基体系。可以通过加热促进反应,或者自由基/阳离子复合的方式,达到最终优异的性能。

阳离子固化树脂

UV阳离子体系以脂环族环氧树脂和氧杂环丁烷为主。脂环族环氧树脂是指环氧基直接连接在脂环结构的树脂,具有低粘度、热稳定性好、低卤素含量,优良的电气性能、耐紫外线耐黄变性能,以及UV固化无氧阻聚、低迁移性等优势。

以烟台东化新材料有限公司生产的以下几款 脂环族环氧树脂 为例:

同时根据具体性能要求,在涂料、胶粘剂及3D打印等领域,UV阳离子配方中通常会添加氧杂环丁烷类树脂,不仅可以降低体系粘度,而且可以促进阳离子固化速度。

东化新材生产的 氧杂环丁烷树脂 如下:

根据下游客户终端应用需求,目前配方开发已经不仅仅局限于UV阳离子固化,还开发了UV自由基/阳离子混合固化,阳离子热固化,UV/热混合固化等体系。

东化新材根据客户需求,实现不同潜伏性引发剂的自主开发,帮助客户实现原材料国产化替代及降本需求。

东化新材生产的 光阳离子引发剂 如下:

东化新材生产的 热阳离子引发剂 如下:

UV阳离子固化应用领域

UV阳离子固化具有无氧阻聚、低粘度、粘接优异等诸多优点,在涂料、油墨、胶粘剂、3D打印等领域广泛应用。