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UV/EB/塑胶/3C涂料技术

 Dennis_Chene 2019-04-08
好了,第二部分的翻译也贴上来了。

结果与讨论

在这个研究中得到的数据有压倒性的,所以在这里不可能在展开有深度的讨论。因此,通常的模式中着重得到的一些有明显效果的结果在这里表述出来。

系列1:固定组成

这个系列中用的组成可以在配方中看到。结果可以在图中看到。

粘度

在结果中可以看到一些明显的趋势(图1

通常来说,官能度越低,分子量越小,粘度越低。空间位阻会大幅度的增进粘度。对于支链化而言,这是事实,如比较SR268, (乙烯乙二醇)二丙烯酸脂和三(丙烯乙二醇)二丙烯酸,更隐蔽的如,SR9003, 分子量为328丙氧基化(2)新戊二醇二丙烯酸酯与SR344,分子量为508的聚乙二醇400二丙烯酸酯比较,它们的黏度几乎没有不同。引入空间位阻的基团,如果是环状的空间位阻的基团使得黏度增大得更多;例如SR3392-苯酚乙基丙烯酸酯,SR506,丙烯酸异冰片酯,SR349,乙氧化双酚A二丙烯酸酯和SR368THRIC三丙烯酸酯。

第三个特征是使用比碳氢链具有更大自由度的链段的单体可以降低黏度。

断裂拉伸强度

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普遍的模式为摩尔当量降低,拉伸强度提高。通常而言,单官能度的单体的拉伸强度最低因为体系的交联密度降低。但是在SR506中有个例外,丙烯酸异冰片酯。这里的解释是,很大的两个空间环状侧基直接的连在了聚合物的网络中限制了这个网络的自由运动如同这个网络高度的交联一样。

另一个有趣的特征是碳氢单体的拉伸强度是出于最低级别的,而其他类型的单体却出于高级别中。这个解释是醚键的极性会有一定程度的偶极作用导致较高的拉伸强度。

断裂伸长率

在比较伸长和拉伸,这是有趣的研究是看看低强度,低伸长率和高强度,高伸长率的例子,而不是谈低拉伸强度与高伸长率一般模式。

SR9003,高度丙氧基化(2)新戊二醇二丙烯酸酯是一个比平均水平高得多的拉伸强度的单体同时具有很高的断裂伸长率。对于SR256也是同样的情况,2-乙氧(乙氧)乙基丙烯酸酯。更普遍的是,醚类单体具有最高的断裂伸长率;它们在醚键周围具有更大的自由体积,可以伸展,通过极性,有偶极相互作用,可以延迟膜的断裂达到较高的断裂伸长率。

摆杆硬度(Konig法)

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通过摆杆硬度测试得到的排序和通过拉伸强度得到的排序在很大程度是可以预计得到的,因为两种测试方法,在某种意义上来说,都是测量抗形变的。SR444,戊赤藓醇三丙烯酸酯和32-羥乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯它们都不能用拉伸强度来测量,我们可以看看用摆杆硬度来测量它们的结果,而其他的单体的摆杆硬度的值都属于高的。

铅笔硬度

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我们所使用的铅笔硬度,可以表述涂层表面的交联情况。所以高的官能度的单体具有高的铅笔硬度并不是一件惊讶的事情。另一件要在这里好好阐述的重要事情是,用醚类单体的表面硬度都比较高。这里的解释是,记住,我们承认可以用氨做协同促进剂。因此,在有活泼氢的情况下,有醚类单体同样有作用。虽然很多东西被掩盖,但是这个机理对含有氨作协同促进剂的配方中一样重要。这是第二、三代单体的一个很大的优势。

漆膜弯曲试验(圆柱法)

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圆周弯曲可以很好的体现体系的柔韧性。虽然可以伸展的数量级很小,通过圆柱弯曲试验却我们从断裂伸长率中得到的结果相平行。通过圆柱弯曲试验,我们可以预测哪些漆膜我们不能得到很好的拉伸。所以,所有这些样品得到圆柱弯曲结果都在比较高的水平。

我们注意到二个第三代的单体它们的柔韧性都比较好-它们具有非常低的皮肤刺激性。SR9035,高度乙氧基化的TMPTASR344,聚乙二醇400甘油二丙烯酸酯。

固化速度

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如我们预料,高的官能度导致高的反应活性。我们在这里测试过的单体中得到的最高的反应活性的单体是二戊赤藓醇五/六丙烯酸酯。

在铅笔硬度中谈论过了,在有活泼氢的情况下,会增加醚类单体的反应性。

在这个方面,我们发现SR2562-(乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯有显著的反应活性。对于这个解释,在这个小分子中除了含有10个活泼氢,它还有极其低的黏度,这使得交联达到一个极大的程度。

玻璃化转变温度

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Tg反映了交联的密度,因此,在单官能团的单体中的Tg最低,或者具有高的摩尔当量的单体,Tg低。在这里,SR9035Tg很低,高度乙氧基化的TMPTASR344,聚乙二醇400甘油二丙烯酸酯。

这里值得注意的是SR506丙烯酸异冰片酯的Tg很高,一个有相对较高的分量量的单官能团的单体。

SR506丙烯酸异冰片酯这个拥有低的固化收缩率和高Tg的单体使其在塑料上的应用变得非常有趣。

系列2:固定丙烯酸双键浓度

前面说过,设计这个系列是想避免由于不同的交联密度而影响它们直接的差异。因此,相对于系列1它们直接的结果差异要小得多。这里要解释的是不同单体的主体结构而导致的不同。

这个系列的组成通过不同的比例来复配的体系我们可以在表2中找到,名称为“配方”。结果可以在图表中找到。

黏度

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这个系列中黏度的结果和系列1中的结果相平行。这里清晰的表现出单体本身起决定性作用,而不是SR344聚乙二醇400二丙烯酸酯SR355二三甲醇丙基四丙烯酸酯之间的比例。

断裂拉伸强度

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这个系列的好处是这是一个完整的系列。结果很清晰的表明极性的醚键的影响会导致较高的断裂拉伸强度。这在乙氧基化(线形)的单体尤为正确,这里的这个影响不会被空间位阻尤其是偶极之间的相互作用所阻挡。这种偶极之间的相互作用的表现出它的重要性,如在SR36832-羥乙基)异氰脲酸酯,一个高极性的单体带有一个平面(极性)环在分子中间。在低的断裂拉伸强度中,不可能有这种相互作用的,如SR335,月桂酸丙烯酸酯和SR395,异癸醇丙烯酸酯。

断裂伸长率

非常惊讶得知在辐射固化工业中,SR238HDDASR351TMPTA具有很高的柔韧性的醚类单体中。

这里有个解释,可能在这些单体中,它们有一个非常高的共聚倾向,而并不在共聚网络中形成阻隔的均聚体。这在其他性能上已经有认知了,使得它们形成的产品非常独特。

重说一下,SR2562-(乙氧基)乙氧基乙基丙烯酸的柔韧性最高。

摆杆硬度(Konig法)

结果清楚的说明有环状结构的单体的硬度最高。支化的单体处于中间范围,而线形单体,处于最低水平。再说一下,在拉伸强度和摆杆硬度中有相当相似的性。

铅笔硬度

跟系列1相比,有非常不一样的地方。这个系列中所有的体系都已经含有相当高含量的醚类单体,所以表明固化的情况的差异性就很小了。我们把抗划伤作为整体的性能来考察而不是只作为表明固化的情况。

在这里提一下,用SR355,二三甲醇丙基四丙烯酸酯和SR399,二戊赤藓醇五丙烯酸酯得到很好的结果。

在这个系列中的醚类单体的整体的柔韧性都处于较低的水平。

圆柱弯曲试验

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圆柱弯曲试验的结果对交联密度是很敏感的。这是通过第一眼观察结果得到的一些结论。

处于高端位置的,我们发现一些真正的蓬松性的单体,如SR506,带有多个环的,丙烯酸异冰片酯和SR349,乙氧基化的双酚A二丙烯酸酯。

固化速度

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即时在这个系列中,SR399,二戊赤藓醇五丙烯酸酯具有最高的反应活性的单体。当你意识到我们再配方计算中是把它用6官能度的为计算的,这就变得非常有意义了。

尽管实事是我们没有看到在铅笔硬度中看到它的作用,在这个测试中,醚类的单体在在又活泼氢的体系中由于氢的作用而显示了最高的反应活性。这在这些事例中最显而易见的,当这些氢在空间上很容易接近的时候。

玻璃化转变温度

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结果显示SR238Tg最低,在这个系列中的其他结果也相似,SR238HDDA(如拉伸强度,断裂伸长率)。这个表明了其中一个关于SR238特殊性能的解释,SR238HDDA,是一个非常低分子量的结果。处于高端的还有SR506,丙烯酸异冰片酯和SR368 THRIC三丙烯酸酯都表明了环结构对Tg的影响。另人惊讶的结果还有SR399, 二戊赤藓醇五丙烯酸酯的Tg也很低,这个单体具有高官能度而导致了很高的反应活性而固有的Tg很低,与SR444,戊赤藓醇四丙烯酸酯相反。

系列3固定黏度

这个系列中所用的成分可以用相应的图表中获取。不幸的是,SR2562(乙氧基)乙氧基乙基丙烯酸酯和SR395异癸醇丙烯酸酯它们所得到的黏度太低,(比360mPa.s低得多,低于极限)而不能用它们来比较。结果在下面的图表和文字中。

溶解性

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我们所得到的结果,很明显,SR2562(乙氧基)乙氧基乙基丙烯酸酯和在较小程度上SR395丙烯酸异冰片酯,它们均在此范围内就单体就溶解力而言它们是具有卓越的溶解力的。SR335,月桂酸丙烯酸酯在添加较多的情况下,它的相容性是有问题的,但在这个范围而言,仍是一个非常优秀的活性稀释剂。

SR238的溶解力长期以来是有目共睹的,当然是非常优秀的。另外,我们看到,通常而言,醚类-更具体一点,线形的醚类的溶解力最好。

在高水平的溶解力的单体,我们通常并不用作活性稀释剂,而用作交联剂或改进剂。

断裂拉伸强度

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不好彩的是,很多配方中,我们很难制备合适的样品做测试。我们看到断裂拉伸强度的结果,在第一个系列中,结果的范围很宽。这个排序跟我们作的第一个系列中的很接近,除了有几个例外。SR306TPGDA,相对比较在第一个系列中的结果,其拉伸强度跟我们想的比较吻合,另外还有SR349,乙氧基化双酚A二丙烯酸酯。

很显然,有良好的溶解力和固有高的拉伸强度(或其他的任何性能)在应用黏度上表现很明显。但是,从结果上看也很明显,如果溶解力差,但是固有性能很独特的,这种单体作为改进剂的效果很好。像SR506,丙烯酸异冰片酯,SR349,乙氧基化双酚A二丙烯酸酯和SR355二三甲醇丙基四丙烯酸酯。

断裂伸长率

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这些结果遵循一些我们在系列1中看到的相同的模式。2个单体,没有单官能团的单体表现出高的断裂伸长率:SR344,聚乙二醇400二丙烯酸酯和SR9035,高度乙氧基化的TMPTA

摆杆硬度(Konig

结果显示,SR335,月桂酸丙烯酸酯在体系中目前为止表现得最为柔韧。而且,结果也明确的显示了醚类单体,更具体一点,那些高分子量最高的醚类单体会得到最柔韧的体系。当体系中含有SR506,丙烯酸异冰片酯的配方中会得到更好的硬度。

铅笔硬度

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通常来说,我们发现处于低水平的硬度的单体是具有高粘度而且体系中不含(或有空间位阻)活泼氢。而SR444, 戊赤藓醇三丙烯酸酯得到的结果有点奇怪。

圆柱弯曲

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即使在固定粘度的情况下,得到的漆膜的圆柱弯曲的范围从3mm,非常柔韧到最高25mm,非常硬的体系。最柔韧的是SR9035,高度乙氧基化的TMPTASR335,月桂酸丙烯酸酯还有SR344, 聚乙二醇400二丙烯酸酯.

固化速度

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在这里阐述了一个事实,即在所有单体中至少含有一个乙二醇单元在反应活性方面会有一个较高的水平。有点令人惊讶的发现是,SR335,
月桂酸丙烯酸酯具有最高的反应活性。然后这可以通过事实特别是在这个配方中很容易就解释,在配方含有最少量的SR306, TPDGA,和最大量的高反应活性的环氧丙烯酸酯齐聚物。记住,在其他两个系列中,SR2562-(乙氧)乙氧乙基丙烯酸酯的反应活性处于很高的位置,加上它具有极好的溶解力,它应该在这个系列中的配方表现出最高的反应活性。

玻璃化转变温度

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在固定粘度之后,SR344聚乙二醇400二丙烯酸酯的Tg最低,接着是SR9035高度乙氧基化的TMPTA。这表明含有乙二醇单元可以有效的降低Tg,因为这两个单体都含有相对数目的乙二醇单元。SR399,二戊赤藓醇五丙烯酸酯的Tg也非常低。处于高的Tg的单体是SR368THEIC三丙烯酸酯,它的平面结构,高极性环导致了最高的玻璃化转变温度。尽管这样,为了避免SR368 THEIC三丙烯酸酯,的高粘度,大部分SR306 TPGDA23个配方中都用到了。

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