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暗反應作為雙固化涂料中關鍵的二次固化機制,對涂層性能的影響貫穿于固化完整性、物理機械性能、化學穩定性及應用適應性等多個維度,具體表現如下:
一、提升固化完整性,解決 “固化盲區” 問題
消除未固化缺陷:雙固化涂料中,UV 光固化可能因光照死角(如深孔、縫隙、復雜結構陰影區)導致局部固化不完全,出現涂層發軟、粘手、耐刮性差等問題。暗反應通過熱、氧、濕氣等非光照條件下的持續反應,可使這些區域的未反應基團(如丙烯酸酯雙鍵、環氧基、異氰酸酯基)繼續交聯,最終實現整體固化,避免局部性能短板。
示例:UV - 陽離子雙固化體系中,光引發的陽離子(如質子酸)在暗處仍能長期保持活性,持續催化環氧基開環聚合,即使在光照不足的區域也能形成完整交聯網絡。
二、優化物理機械性能
提高硬度與耐磨性
暗反應通過消耗殘留活性基團(如未聚合的雙鍵、未反應的環氧基),增加涂層的交聯密度。交聯密度提升直接使涂層結構更致密,硬度(如鉛筆硬度、邵氏硬度)和耐磨性(如 Taber 耐磨測試結果)顯著提高,減少刮擦、磨損導致的外觀損壞。
增強附著力
暗反應中的二次交聯(如異氰酸酯與基材表面羥基的濕氣反應、環氧基與基材極性基團的熱固化反應)可加強涂層與基材的化學鍵合,尤其對多孔基材(木材、混凝土)或低表面能基材(塑料),能有效解決 UV 表層快速固化導致的 “界面結合不足” 問題,降低涂層脫落風險。
改善柔韌性與抗沖擊性
部分暗反應(如氧化交聯、濕氣固化)可通過調控交聯速率和網絡結構,避免單一 UV 固化可能產生的 “硬而脆” 缺陷。例如,UV - 氧化雙固化體系中,氧化交聯形成的柔性鏈段可平衡整體網絡的剛性,提升涂層的抗沖擊強度和彎曲性能。
三、增強化學穩定性與耐候性
耐化學性提升:更高的交聯密度使涂層對溶劑、酸堿等化學介質的滲透阻力增強。例如,UV - 熱雙固化體系經暗反應后,殘留的丙烯酸酯雙鍵和環氧基進一步反應,減少涂層中的 “薄弱環節”,耐汽油、酒精、酸堿溶液的能力顯著優于單一 UV 固化涂層。
耐候性優化:暗反應形成的致密網絡可減少水、氧氣、紫外線對涂層內部的侵蝕。例如,UV - 濕氣固化體系中,異氰酸酯與水分反應形成的脲鍵結構,可提升涂層的抗水解性和耐老化性,延長戶外使用時的外觀保持時間(如抗黃變、抗粉化)。
四、調控固化效率與工藝適應性
平衡固化速度與性能:UV 固化可快速實現表層定型(滿足生產線效率需求),而暗反應在后續存儲或使用過程中緩慢進行,避免因一次性快速完全固化導致的內應力過大(如涂層開裂、翹曲)。例如,電子元件封裝中,UV 快速固化固定形狀后,熱暗反應緩慢完成交聯,減少因應力導致的元件損壞。
適應復雜工藝場景:暗反應無需持續光照,適合離線固化(如 UV 固化后工件存放時自然完成暗反應)或大面積涂裝(如管道、集裝箱),降低對連續 UV 設備的依賴,擴大雙固化涂料的應用范圍。
五、潛在的負面影響(需控制)
反應速率失控:若暗反應過快(如熱引發劑活性過高、異氰酸酯濕氣反應過于劇烈),可能導致涂層在存儲或加工過程中提前固化(“膠化”),影響施工窗口;若過慢,則可能導致涂層長時間不干燥,影響后續工序(如疊放、裝配)。
性能過度交聯:部分體系中,暗反應過度進行可能導致交聯密度過高,使涂層柔韌性下降、脆性增加,尤其在低溫環境下易出現開裂。
外觀影響:暗反應中的化學反應(如氧化交聯、異氰酸酯水解)可能伴隨小分子釋放(如 CO?),若控制不當,可能在涂層內部形成氣泡或針孔,影響表面平整度和光澤度。
總結
暗反應對雙固化涂料的性能以正向優化為主,核心是通過二次交聯彌補 UV 固化的局限性,提升固化完整性、物理機械性能和化學穩定性;但需通過配方設計(如調控暗反應引發劑活性、基團比例)平衡反應速率與程度,避免潛在的負面影響。這一機制是雙固化涂料在復雜工況(如異形件、大面積涂裝)中實現高性能的關鍵保障。