紫外光固化樹脂

紫外光固化樹脂又稱低聚物（oligomer）也稱為預聚物（prepolymer），或者齊聚物，簡稱光固化。它是一種分子量相對較低的感光性樹脂，具有可以進行光固化反應的基團，如各類不飽和雙鍵或環氧基等。在光固化最終的產品各組分中，紫外光固化樹脂是光固化的主體，它的性能基本決定了固化後材料的主要性能，因此，紫外光固化樹脂的合成和選擇無疑是光固化產品配方設計的重要環節。

基本介紹

• 中文名：紫外光固化樹脂
• 別名：低聚物
• 英文別名：oligomer
• 簡稱：光固化

分類

按照反應機理分類

按照紫外光固化樹脂參加光固化交聯過程中的反應機理，可以起把紫外光固化樹脂分為自由基型光固化樹脂和陽離子型光固化樹脂。

自由基紫外光固化樹脂都是具有不飽和雙鍵的低聚物，如丙烯醯氧基、甲基丙烯醯氧基、乙烯基、烯丙基等。按照自由基聚合反應速率快慢排序：丙烯醯氧基>甲基丙烯醯氧基>乙烯基>烯丙基。因此，自由基光固化用的樹脂主要是各類丙烯酸樹脂、丙烯酸酯化的丙烯酸酯樹脂、聚氨酯丙烯酸樹脂、聚酯丙烯酸樹脂、聚醚丙烯酸樹脂等。其中套用最多的是環氧丙烯酸樹脂、聚氨酯丙烯酸樹脂和聚酯丙烯酸樹脂。

陽離子光固化產品的樹脂，具有環氧基團或乙烯基基團，如環氧樹脂和乙烯基醚樹脂等。

按照合成組分分類

按照紫外光固化樹脂合成路徑中使用的一些主物質和特殊物質分類。主要分為：

• 環氧丙烯酸酯
  
• 聚氨酯丙烯酸酯
  
• 聚酯丙烯酸酯
  
• 聚醚丙烯酸酯
  
• 純丙烯酸酯
  
• 有機矽低聚物
  
• 光固化聚丁二烯低聚物
  
• 有機-無機雜化樹脂
  

表1-1列舉了常用紫外光固化樹脂的性能。

表1-1 常用紫外光固化樹脂的性能

樹脂	固化速率	拉伸強度	柔性	硬度	耐化學品性	耐黃變性
環氧丙烯酸樹脂	高	高	不好	高	極好	中
聚氨酯丙烯酸樹脂	可調	可調	好	可調	好	可調
聚酯丙烯酸樹脂	可調	中	可調	中	好	不好
聚醚丙烯酸樹脂	可調	低	好	低	不好	好
純丙烯酸樹脂	慢	低	好	低	好	極好
乙烯基樹脂	慢	高	不好	高	不好	不好

合成方法

環氧丙烯酸樹脂合成

環氧丙烯酸酯基本是通過含有帶有環氧基團的樹脂，加丙烯酸滴定獲得，為了反應速率，會加入一定的催化劑，如三乙胺、四乙基溴化銨、三苯基膦以及多元催化劑等。

聚氨酯丙烯酸樹脂合成

聚氨酯丙烯酸樹脂主要是通過二異氰酸酯、丙烯酸羥基值和二元醇的三者聚合反應獲得，同樣在合成過程中會加一些催化劑和阻聚劑等。

生產廠家

紫外光固化樹脂商品化比較成功的國外和台灣廠家主要有：

• 美國沙多瑪化學公司
  
• 美國氰特化工有限公司
  
• 德國拜耳公司基團
  
• 德國巴斯夫股份公司
  
• 台灣長興化學公司
  

紫外光固化國內廠家也非常多，比如：

• 陝西喜來塢實業公司
  
• 江蘇三木集團
  
• 中山千葉合成化工廠
  
• 蘇州千辰環保材料有限公司
  

樹脂配方選擇

在紫外光固化塗料的調製過程中，由於樹脂是主要的成膜物質，所以選擇合適的光固化低聚物顯得尤為關鍵，主要要綜合考慮下列因素：

粘度

選用低粘度樹脂可以減少活性稀釋劑的用量，但是同時低粘度樹脂往往分子量也偏低，會影響成膜物理性能。

光固化速率

一般來講，光固化速率快的話可以減少光引發劑的用量，更容易滿足塗裝的高效要求。

物理力學性能

物理力學性能涉及調製好的UV塗料、UV油墨、UV膠黏劑等產品最終的品質和屬性，不同的工業情況下，要求也不同，但是主要可以分為以下幾類：

1. 硬度：環氧丙烯酸樹脂和芳香族聚氨酯一般來說，相對成膜過後硬度會高些；另外官能度高的UV樹脂硬度也相應增強。
   
2. 柔韌性：聚氨酯丙烯酸樹脂，尤其是脂肪族聚氨酯和聚醚為主鏈的聚氨酯丙烯酸樹脂柔韌性較佳。
   
3. 耐磨性：一般來講，高官能度的聚氨酯由於交聯密度高，均具有較好的耐磨性。
   
4. 拉伸強度：環氧丙烯酸樹脂和不飽和聚酯固化後具有較高的拉伸強度
   
5. 耐衝擊性：耐衝擊性能一般和樹脂的T_g點（玻璃化溫度）相關，越低的耐衝擊性較好，另外，柔韌性好的樹脂一般也比較耐衝擊。
   
6. 耐化學品性：除了聚酯丙烯酸樹脂外，大部分主流紫外光固化樹脂的耐化學品性能都較好。
   
7. 附著力：一般來講，收縮率小的紫外光固化樹脂附著力較好，另外還有就是針對基材對樹脂含有的基團選擇是很關鍵的，比如含有羧基、羥基的對金屬附著力較好，有機矽改性的樹脂對玻璃附著力較好。
   
8. 耐黃變：脂肪族聚氨酯丙烯酸樹脂，聚醚改性的樹脂或者純聚酯丙烯酸酯耐黃變性較好。
   
9. 潤濕性：在紫外光固化油墨或者紫外光固化色漆中會考慮到更多樹脂的潤濕性，一般脂肪酸改性或者胺改性的聚氨酯丙烯酸樹脂有很好的顏料潤濕性。