歐盟法規(guī)《化學(xué)品的注冊(cè)、評(píng)估、授權(quán)和限制》（REACH）及美國(guó)環(huán)境保護(hù)署（EPA）頒布的法規(guī)促使科學(xué)家和技術(shù)人員采用更安全路線(xiàn)來(lái)開(kāi)發(fā)涂料配方。在涂料行業(yè)，紫外光固化涂料（UVCs）在過(guò)去幾十年中取得了巨大成功。由于能源效率、低作業(yè)空間、快速和室溫固化溫度、最少的VOC排放和優(yōu)異的表面特性等優(yōu)點(diǎn)，使得紫外光固化涂料（UVCs）獲得空前關(guān)注。雖然70年代初就已引入紫外光固化涂料技術(shù)，但該技術(shù)仍在持續(xù)發(fā)展，在眾多傳統(tǒng)的聚合物涂料產(chǎn)品中，出現(xiàn)了新型的市售產(chǎn)品。含不同光引發(fā)劑（PIs）以及交聯(lián)劑的許多固化技術(shù)改變了涂料行業(yè)的傳統(tǒng)理念，即為低溫固化/硬化意味著較差的交聯(lián)性和涂層強(qiáng)度。在眾多市的光引發(fā)劑中，自由基類(lèi)別的光引發(fā)劑已被廣泛接受，因?yàn)樗鼈兛梢耘c丙烯酸酯和不飽和聚酯一起使用。同樣，已經(jīng)引入了多官能團(tuán)的低、中和高相對(duì)分子質(zhì)量的丙烯酸酯來(lái)賦予紫外光固化涂料所需的交聯(lián)水平。我們認(rèn)為在紫外光固化涂料組合物中添加遙爪有機(jī)硅齊聚物能在柔性無(wú)機(jī)鏈段上提供足夠的交聯(lián)錨定基團(tuán)。本文探討了在傳統(tǒng)的基于丙烯酸酯的紫外光固化涂料組合物中使用遙爪有機(jī)硅齊聚物的可能性。

  　　使用拉曼光譜技術(shù)對(duì)紫外光固化涂料的固化動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了深入分析。用原子力顯微鏡（AFM）研究了用紫外光固化涂料涂覆的基材的表面形貌。通過(guò)納米壓痕技術(shù)測(cè)定有機(jī)硅化紫外光固化涂料的硬度以及模量。此外用儀器進(jìn)行的納米劃痕試驗(yàn)有助于了解有機(jī)硅化紫外光固化涂層的附著破壞和內(nèi)聚破壞模式。也已經(jīng)進(jìn)行了嘗試了解有機(jī)硅化涂層表面的磨耗性能。可以預(yù)期，本文將幫助讀者對(duì)有機(jī)硅化紫外光固化涂料配方性能有良好理解。

 　介紹

  　　紫外光誘導(dǎo)的固化涉及了發(fā)射特定波長(zhǎng)范圍內(nèi)光子的光源、不飽和聚合物和光引發(fā)劑。當(dāng)以一定比例混合時(shí)，光引發(fā)劑吸收來(lái)自光源的紫外光能，引發(fā)促進(jìn)不飽和鍵之間交聯(lián)反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)。固化或交聯(lián)可以在幾分之幾秒內(nèi)完成。然而，固化時(shí)間取決于光引發(fā)劑和其他干擾組分如顏料等。各種低相對(duì)分子質(zhì)量的單體或中至高相對(duì)分子質(zhì)量的不飽和聚合物或低聚物可用于配方。丙烯酸酯和不飽和聚酯是這種反應(yīng)最合適的選擇。不飽和單體或低聚物主要作為配方中的反應(yīng)性稀釋劑來(lái)控制配方的黏度或流動(dòng)特性。除了不飽和單體和聚合物之外，光引發(fā)劑在紫外光輔助的固化反應(yīng)中起重要作用。生成各種陽(yáng)離子或自由基的光引發(fā)劑可以以固體和液體狀態(tài)提供，以適合配方的要求。涂層厚度、填料的存在和能源類(lèi)型會(huì)顯著影響固化過(guò)程中光引發(fā)劑的選擇。需要優(yōu)化光引發(fā)劑的濃度來(lái)優(yōu)化固化反應(yīng)，因?yàn)檩^少量的光引發(fā)劑將導(dǎo)致不充分的硬化，而較高的量將導(dǎo)致不期望的單體被屏蔽。

  　　現(xiàn)狀

  　　已經(jīng)進(jìn)行了專(zhuān)門(mén)的研究來(lái)開(kāi)發(fā)可以用紫外光固化的新型涂料組合物。許多新型的紫外光固化材料現(xiàn)在均有出售，可用于各種用途，如印刷技術(shù)、膠粘劑和密封膠、阻隔屏蔽涂料、脫模涂料、紫外光固化粉末涂料、防腐涂料、汽車(chē)修補(bǔ)漆、罐壁涂料、光致抗蝕劑、立體印刷術(shù)、光學(xué)和電子產(chǎn)品、光伏電池、指甲油，牙科工作以及其他生物材料。文獻(xiàn)中，Nishino等人提到了含有有機(jī)硅的丙烯酸三聚氰胺樹(shù)脂的開(kāi)發(fā)。這些作者開(kāi)發(fā)的聚合物是首先使丙烯酰氧基乙基異氰酸酯與甲酚改性的聚二甲基硅氧烷反應(yīng)，最后在氫醌抑制劑和對(duì)甲苯磺酸催化劑的甲醚溶液存在的情況下與三聚氰胺和甲醛反應(yīng)。這樣獲得了高透明度的聚合物，它具有高的硬度值和約97°的接觸角值。Shang等人制備了含有由四乙氧基硅烷制得的硅溶膠的丙烯酸酯分散體。在進(jìn)行火焰試驗(yàn)時(shí)，涂覆的木質(zhì)基材立即熄滅，表明有機(jī)硅的存在可以提高阻燃特性。在另外一項(xiàng)有趣的研究中，三官能團(tuán)的丙烯酸酯單體與具有不同化學(xué)結(jié)構(gòu)的硅烷組合來(lái)形成可紫外光固化的涂料組合物。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，添加有機(jī)硅能改變涂層固化時(shí)的表面性能。在這種情況下，接觸角顯著變化，這取決于配方中有機(jī)硅的類(lèi)型。氟化丙烯酸酯單體與有機(jī)硅的組合可能會(huì)得到很重要的涂層。Park等人報(bào)道了含有乙烯基封端的有機(jī)硅的可紫外光固化的含氟聚氨酯丙烯酸酯涂料組合物。證明隨著有機(jī)硅含量的增加，涂層中的儲(chǔ)能模量顯著增加，而斷裂伸長(zhǎng)率降低。Bowman等人發(fā)明了一種低光澤涂料組合物，其中含有多烯、多硫醇和平整劑以及著色顏料，該涂料組合物可以用多種紫外光輻射劑量固化。發(fā)明人員在距離基材4至20英寸處放置了紫外LED燈（波長(zhǎng)365nm和395nm）。同樣地，Bishop等人展示了一種正在申請(qǐng)中的專(zhuān)利技術(shù)，用于開(kāi)發(fā)由聚氨酯丙烯酸酯低聚物、反應(yīng)性稀釋劑和光引發(fā)劑制成的LED光固化涂料組合物。該發(fā)明人利用100nm至900nm范圍內(nèi)的波長(zhǎng)來(lái)使光纖上的涂層實(shí)現(xiàn)LED光固化。Chatterjee等人開(kāi)發(fā)了一種正在申請(qǐng)專(zhuān)利的壓敏膠粘劑和脫模涂料，它們是由有機(jī)硅化合物、鹵代甲基-1,3,5-三嗪和硅酸鹽增粘劑組成。Tanaka等人描述了一種正在申請(qǐng)專(zhuān)利的可輻射固化的有機(jī)硅組合物。它們的組成中含有可聚合的環(huán)氧官能化的陽(yáng)離子的有機(jī)聚硅氧烷以及陽(yáng)離子部分作為光引發(fā)劑的碘鎓鹽。Fu等人開(kāi)發(fā)了一種正在申請(qǐng)專(zhuān)利的紫外光固化的有機(jī)硅組合物，可用作防塵涂層。涂料組合物中含有含多個(gè)環(huán)氧乙烷環(huán)的有機(jī)硅氧烷、陽(yáng)離子光催化劑溶液如在縮水甘油醚反應(yīng)性稀釋劑中的雙（4-烷基芳基）碘鎓六氟銻酸鹽和光敏劑溶液。Vanmeulder等人開(kāi)發(fā)了一種正在申請(qǐng)專(zhuān)利的可輻射固化的水性涂料組合物，其中含有可輻射固化的聚合物和有機(jī)消光聚合物。將市售可輻射固化的聚氨酯分散體與光引發(fā)劑1-羥基-環(huán)己基-苯基酮、聚乙烯基蠟分散體、潤(rùn)濕劑、消泡劑和陰離子丙烯酸類(lèi)聚合物組合來(lái)制備水分散體。