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暗反应作为双固化涂料中关键的二次固化机制,对涂层性能的影响贯穿于固化完整性、物理机械性能、化学稳定性及应用适应性等多个维度,具体表现如下:
一、提升固化完整性,解决 “固化盲区” 问题
消除未固化缺陷:双固化涂料中,UV 光固化可能因光照死角(如深孔、缝隙、复杂结构阴影区)导致局部固化不完全,出现涂层发软、粘手、耐刮性差等问题。暗反应通过热、氧、湿气等非光照条件下的持续反应,可使这些区域的未反应基团(如丙烯酸酯双键、环氧基、异氰酸酯基)继续交联,最终实现整体固化,避免局部性能短板。
示例:UV - 阳离子双固化体系中,光引发的阳离子(如质子酸)在暗处仍能长期保持活性,持续催化环氧基开环聚合,即使在光照不足的区域也能形成完整交联网络。
二、优化物理机械性能
提高硬度与耐磨性
暗反应通过消耗残留活性基团(如未聚合的双键、未反应的环氧基),增加涂层的交联密度。交联密度提升直接使涂层结构更致密,硬度(如铅笔硬度、邵氏硬度)和耐磨性(如 Taber 耐磨测试结果)显著提高,减少刮擦、磨损导致的外观损坏。
增强附着力
暗反应中的二次交联(如异氰酸酯与基材表面羟基的湿气反应、环氧基与基材极性基团的热固化反应)可加强涂层与基材的化学键合,尤其对多孔基材(木材、混凝土)或低表面能基材(塑料),能有效解决 UV 表层快速固化导致的 “界面结合不足” 问题,降低涂层脱落风险。
改善柔韧性与抗冲击性
部分暗反应(如氧化交联、湿气固化)可通过调控交联速率和网络结构,避免单一 UV 固化可能产生的 “硬而脆” 缺陷。例如,UV - 氧化双固化体系中,氧化交联形成的柔性链段可平衡整体网络的刚性,提升涂层的抗冲击强度和弯曲性能。
三、增强化学稳定性与耐候性
耐化学性提升:更高的交联密度使涂层对溶剂、酸碱等化学介质的渗透阻力增强。例如,UV - 热双固化体系经暗反应后,残留的丙烯酸酯双键和环氧基进一步反应,减少涂层中的 “薄弱环节”,耐汽油、酒精、酸碱溶液的能力显著优于单一 UV 固化涂层。
耐候性优化:暗反应形成的致密网络可减少水、氧气、紫外线对涂层内部的侵蚀。例如,UV - 湿气固化体系中,异氰酸酯与水分反应形成的脲键结构,可提升涂层的抗水解性和耐老化性,延长户外使用时的外观保持时间(如抗黄变、抗粉化)。
四、调控固化效率与工艺适应性
平衡固化速度与性能:UV 固化可快速实现表层定型(满足生产线效率需求),而暗反应在后续存储或使用过程中缓慢进行,避免因一次性快速完全固化导致的内应力过大(如涂层开裂、翘曲)。例如,电子元件封装中,UV 快速固化固定形状后,热暗反应缓慢完成交联,减少因应力导致的元件损坏。
适应复杂工艺场景:暗反应无需持续光照,适合离线固化(如 UV 固化后工件存放时自然完成暗反应)或大面积涂装(如管道、集装箱),降低对连续 UV 设备的依赖,扩大双固化涂料的应用范围。
五、潜在的负面影响(需控制)
反应速率失控:若暗反应过快(如热引发剂活性过高、异氰酸酯湿气反应过于剧烈),可能导致涂层在存储或加工过程中提前固化(“胶化”),影响施工窗口;若过慢,则可能导致涂层长时间不干燥,影响后续工序(如叠放、装配)。
性能过度交联:部分体系中,暗反应过度进行可能导致交联密度过高,使涂层柔韧性下降、脆性增加,尤其在低温环境下易出现开裂。
外观影响:暗反应中的化学反应(如氧化交联、异氰酸酯水解)可能伴随小分子释放(如 CO₂),若控制不当,可能在涂层内部形成气泡或针孔,影响表面平整度和光泽度。
总结
暗反应对双固化涂料的性能以正向优化为主,核心是通过二次交联弥补 UV 固化的局限性,提升固化完整性、物理机械性能和化学稳定性;但需通过配方设计(如调控暗反应引发剂活性、基团比例)平衡反应速率与程度,避免潜在的负面影响。这一机制是双固化涂料在复杂工况(如异形件、大面积涂装)中实现高性能的关键保障。