电子束在涂料相关领域的应用
摘要:
电子束(EB)作为一种新的固化技术,得到了越来越多的关注。相比较于传统的热固化手段,它具有很多独特的优势,如高效性,环境友好,节能等,现如今已被广泛用于EB油墨,胶粘剂,涂料等领域。本文对电子束固化技术做了基本的介绍,同时也总结了在涂料行业的一些应用。
辐射固化技术的商业化应用最早开始于20世纪60年代末期,主要包括紫外光固化(UV)和电子束固化(EB)技术。由于其独特的技术优势,被广泛应用于涂料,油墨,和粘合剂等诸多领域。
在涂料行业,UV/EB技术是由德国的拜尔公司率先应用于UV固化的木器涂装领域。20世纪70年代初期,美国的福特汽车公司成功将EB技术用于汽车零部件和仪器表面的涂装;之后日本,原苏联以及欧洲一些国家也陆续对UV/EB技术及其设备展开了一系列的研究。20世纪90年代,我国开始有了一些UV方面的研究,而EB技术的报道相对来说很少。
1、辐射固化
辐射固化,又被欧美一些国家称之为能量固化(Energy Curing),一般是指一种液态化学配方材料(如涂料,油墨,粘合剂等)在UV或EB的高强度能量的作用下,实现高效快速地转变为固态涂层的过程。
1.1 辐射固化特点
与传统的热固化相比,UV和EB固化技术,具有以下显著特点:
1)速度超快。理论上都可以在极短的时间内(1s-10S)完成,节约固化时间;
2)绿色环保。溶剂型体系热固化过程中会有大量溶剂(50%)挥发到大气中;而辐射固化体系一般无溶剂,无污染;
3)完全固化。理论上可以实现100%固化成膜;
4)高效节能。其固化过程中能量总消耗可以减少至热固化的10%左右;
5)节省空间。辐射固化后可以立刻进行下一步工序,提高整体效率。
同时,作为两种不同种类的辐射固化,UV和EB又有一些区别(table 1):
1.2 电子束固化机理
EB是以电子加速器产生的高能电子束为辐射源,使液体低聚物发生交联聚合,进而快速形成固体产物的过程。其主要过程包括:高能电子束冲击基态的低聚物,与低聚物碰撞并瞬间将能量传递给低聚物分子,诱发一系列的物理化学反应,使得低聚物交联反应直至固化。
EB固化的固化机理主要包括:1)自由基固化;2)阳离子固化。自由基机理是通过对不饱和双键的辐射,引发的聚合反应,主要用于(甲基)丙烯酸酯类单体及预聚物,苯乙烯稀释的不饱和聚酯等树脂(fig.1)。
而阳离子机理(fig.2)则是通过辐射使得阳离子引发剂(常用的如碘盐)在体系中产生质子酸,进而诱导环氧树脂中的环氧....
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