輻射固化1PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1輻射固化輻射固化1第1頁/共68頁第2頁/共68頁第3頁/共68頁第4頁/共68頁溶劑和助劑溶劑和助劑 第5頁/共68頁第6頁/共68頁醇酸漆一般金屬、木器、家庭裝修、農(nóng)機(jī)、汽車、建筑等的涂裝丙烯酸乳膠漆內(nèi)外墻涂裝、皮革涂裝、木器家具涂裝，地坪涂裝 溶劑型丙烯酸漆汽車、家具、電器、塑料、電子、建筑、地坪涂裝環(huán)氧漆金屬防腐、地坪、汽車底漆、化學(xué)防腐聚氨酯漆汽車、木器家具、裝修、金屬防腐、化學(xué)防腐、絕緣涂料、儀器儀表的涂裝硝基漆木器家具、裝修、金屬裝飾氨基漆汽車、電器、儀器儀表、木器家具、金屬防護(hù)不飽和聚酯漆木器家具、化學(xué)防腐、金屬防護(hù)、地坪 酚醛漆絕緣、金屬防腐、化學(xué)防腐、一般裝飾乙烯基

2、漆化學(xué)防腐、金屬防腐、絕緣、金屬底漆、外用涂料 第7頁/共68頁 第8頁/共68頁 第9頁/共68頁 第10頁/共68頁額為15，預(yù)計(jì)到2015年達(dá)到30。第11頁/共68頁第12頁/共68頁一、輻射固化設(shè)備一、輻射固化設(shè)備（一）紫外光源（一）紫外光源（二）（二）EB固化設(shè)備或固化設(shè)備或射線射線 紫外光源主要是汞蒸氣燈。紫外光源主要是汞蒸氣燈。汞蒸氣燈是內(nèi)部注有金屬汞的密封透明的石英管，石英管可有效地透過紫外光，由鎢制成的電極位于兩端，當(dāng)電極間通過交流電時(shí)便觸發(fā)電弧，汞的蒸發(fā)和汞原子與具有足夠動(dòng)能的電子撞擊而電離或激發(fā)，激發(fā)的汞原子可從較高的激發(fā)態(tài)向較低的激發(fā)態(tài)過渡而發(fā)出紫外光子。 第13頁/

3、共68頁 （Ultraviolet radiation 簡(jiǎn)稱UV）區(qū)域，波長(zhǎng)范圍100400nm。紫外線區(qū)域根據(jù)國(guó)際照明委員會(huì)（CIE）和國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）可分為以下波長(zhǎng)域：UV-A：315400nm（長(zhǎng)波） UV-B：280315nm（中波） UV-C：100280nm （短波） UV-V：390 nm 以上第14頁/共68頁 主要用于醫(yī)療消毒領(lǐng)域。 光譜中365nm占較大份額，因?yàn)楹芏喙庖l(fā)劑體系在此光區(qū)內(nèi)都有很強(qiáng)的吸收，中壓汞燈是油墨、涂料UV固化中使用最廣泛的燈類。 適用于照相平版印刷 。 紫外光源：缺點(diǎn)是穿透力差。紫外光源：缺點(diǎn)是穿透力差。第15頁/共68頁 涂膜較?。ㄙ|(zhì)量厚度

4、約涂膜較?。ㄙ|(zhì)量厚度約50g/m2），使用），使用低能電子加速器即可滿足固化的要求低能電子加速器即可滿足固化的要求。 較厚涂層用高能電子加速器或較厚涂層用高能電子加速器或射線照射射線照射。第16頁/共68頁其涂層必須在一定波長(zhǎng)的紫外其涂層必須在一定波長(zhǎng)的紫外線照射下才能固化，它屬于輻線照射下才能固化，它屬于輻射固化。射固化。第17頁/共68頁第18頁/共68頁第19頁/共68頁（1）光敏預(yù)聚物（樹脂）光敏預(yù)聚物（樹脂）Prepolymer 種類：不飽和聚酯（應(yīng)用最廣）、丙烯酸改種類：不飽和聚酯（應(yīng)用最廣）、丙烯酸改性聚氨酯、丙烯酸改性環(huán)氧樹脂及胡麻油改性聚氨酯、丙烯酸改性環(huán)氧樹脂及胡麻油改性不

5、飽和聚酯等。性不飽和聚酯等。要求：保持游離基聚合反應(yīng)的官能團(tuán)，即含要求：保持游離基聚合反應(yīng)的官能團(tuán)，即含有可進(jìn)行聚合的雙鍵，帶雙鍵的齊聚物或預(yù)有可進(jìn)行聚合的雙鍵，帶雙鍵的齊聚物或預(yù)聚體。聚體。第20頁/共68頁烯酸丁酯等都可作為活性稀釋劑。烯酸丁酯等都可作為活性稀釋劑。第21頁/共68頁（3） 光敏劑光敏劑 光敏劑（光敏劑（Photosensitizer）是指一系）是指一系列能吸收輻射能并將輻射能量轉(zhuǎn)移給光引列能吸收輻射能并將輻射能量轉(zhuǎn)移給光引發(fā)劑的物質(zhì)，光引發(fā)劑是一類接受輻射能發(fā)劑的物質(zhì)，光引發(fā)劑是一類接受輻射能后自身發(fā)生化學(xué)變化，分解為自由基或陽后自身發(fā)生化學(xué)變化，分解為自由基或陽離子，從

6、而引發(fā)聚合反應(yīng)的物質(zhì)。離子，從而引發(fā)聚合反應(yīng)的物質(zhì)。第22頁/共68頁 常用的光敏劑有二苯甲酮、鄰苯甲酰苯甲酸甲酯、2-異丙基硫雜蒽酮等，光敏劑的作用機(jī)理有三種：能量轉(zhuǎn)移 光敏劑接受UV光能后被激發(fā)，然后發(fā)生能量轉(zhuǎn)移而產(chǎn)生能引發(fā)聚合反應(yīng)的自由基。奪氫 也叫光還原機(jī)理，經(jīng)激發(fā)的光敏劑分子與含活潑氫供體之間作用而產(chǎn)生引發(fā)聚合反應(yīng)的自由基。生成電荷轉(zhuǎn)移復(fù)合物 電子供體和電子受體在UV光照射下生成激發(fā)態(tài)的電荷轉(zhuǎn)移復(fù)合物，由于高度極化而在適當(dāng)條件下產(chǎn)生自由基。第23頁/共68頁光引發(fā)劑光引發(fā)劑（Photoinitiator）指吸收輻射能，經(jīng)過）指吸收輻射能，經(jīng)過化學(xué)變化產(chǎn)生具有引發(fā)聚合能力的活性中間物質(zhì)

7、，是化學(xué)變化產(chǎn)生具有引發(fā)聚合能力的活性中間物質(zhì)，是任何任何UV固化體系都需要的主要成分。固化體系都需要的主要成分。 光引發(fā)劑分為奪氫型和裂解型。奪氫型需要和含光引發(fā)劑分為奪氫型和裂解型。奪氫型需要和含活潑氫的化合物（一般稱助引發(fā)劑）相配合，通過奪活潑氫的化合物（一般稱助引發(fā)劑）相配合，通過奪氫反應(yīng)形成自由基；裂解型受光激發(fā)后，分子內(nèi)分解氫反應(yīng)形成自由基；裂解型受光激發(fā)后，分子內(nèi)分解出自由基。出自由基。 光引發(fā)劑和光敏劑有各自不同的作用機(jī)理，光引光引發(fā)劑和光敏劑有各自不同的作用機(jī)理，光引發(fā)劑受光激發(fā)后，會(huì)發(fā)生化學(xué)變化，分子內(nèi)裂解為自發(fā)劑受光激發(fā)后，會(huì)發(fā)生化學(xué)變化，分子內(nèi)裂解為自由基，而光敏劑要與

8、另一化合物發(fā)生能量轉(zhuǎn)移，是雙由基，而光敏劑要與另一化合物發(fā)生能量轉(zhuǎn)移，是雙分子過程，是奪氫型的而本身又是非消耗的。分子過程，是奪氫型的而本身又是非消耗的。第24頁/共68頁第25頁/共68頁不飽和樹脂不飽和樹脂+乙烯化合物乙烯化合物阻聚劑阻聚劑填充劑填充劑著色劑著色劑輻照+涂料涂布第26頁/共68頁 ：一種與傳統(tǒng)液體涂料完全不同的無溶劑涂料 ，輻射固化過程不會(huì)刺激皮膚和眼睛，固化后涂層表觀質(zhì)量好，平滑光澤，不會(huì)出現(xiàn)起皺、氣泡等現(xiàn)象。 ：俗稱不干膠，施加輕度壓力即可黏合且可反復(fù)揭貼，輻射固化的壓敏膠黏過程無溶劑污染，黏度大、耐腐蝕、不易蠕變，在包裝、絕緣包覆、標(biāo)簽、醫(yī)用膠帶等方面有廣泛的用途。

9、第27頁/共68頁 通過自由基或陽離子引發(fā)聚合過程，但因輻射源不同，產(chǎn)生自由基或陽離子的途徑也不相同，UV固化的自由基（或陽離子）來源于光引發(fā)劑（或陽離子引發(fā)劑）在UV照射下的分解；EB固化是靠加速的高能電子與預(yù)聚物及單體上的不飽和鍵相互作用產(chǎn)生自由基。：碘值是 100克油脂所能吸收的碘的克數(shù) 。碘值越大，說明油脂的不飽和程度越大。把碘值在130以上的稱為干性油，100130之間的稱為半干性油，碘值在100以下的稱為不干性油。第28頁/共68頁預(yù)聚物和亞麻仁油，它的結(jié)構(gòu)單元含不飽和雙鍵，碘值高，預(yù)聚物和亞麻仁油，它的結(jié)構(gòu)單元含不飽和雙鍵，碘值高，有一定自干性）有一定自干性） 第29頁/共68頁

10、應(yīng)用案例二應(yīng)用案例二 輻射固化印刷油墨用輻射固化印刷油墨用UV固化更為合適，固化更為合適，但在防偽印刷，特別是油墨為白色、黑色或但在防偽印刷，特別是油墨為白色、黑色或顏色較深時(shí)顏色較深時(shí)EB固化則更為有利。固化則更為有利。 UV固化紙張表面可涂罩光清漆，其光澤固化紙張表面可涂罩光清漆，其光澤度優(yōu)于貼塑膜，又不會(huì)出現(xiàn)后者常遇到的脫度優(yōu)于貼塑膜，又不會(huì)出現(xiàn)后者常遇到的脫層問題，常用做唱片套罩光漆的典型滾涂涂層問題，常用做唱片套罩光漆的典型滾涂涂料，配方如表料，配方如表7-5。第30頁/共68頁應(yīng)用案例三應(yīng)用案例三 塑料已大量應(yīng)用于醫(yī)療、民用品、工業(yè)品的容器、包裝工業(yè)及汽車工業(yè)等方面，但塑料是熱敏性

11、材料且易被溶劑侵蝕，UV輻射固化涂料正是應(yīng)用于這些材料的最佳選擇，用于PVC塑料地板涂料配方表7-6。第31頁/共68頁應(yīng)用案例四應(yīng)用案例四 金屬輻射固化應(yīng)用于涂裝電鍍鋼板方面有很大發(fā)展，底漆、面漆都可以采用EB固化。 表7-7中給出配方的涂料對(duì)鍍鉻的鋁附著力極佳。第32頁/共68頁輻射固化技術(shù)輻射固化技術(shù)6個(gè)優(yōu)點(diǎn)：個(gè)優(yōu)點(diǎn)：第33頁/共68頁第34頁/共68頁輻射固化缺點(diǎn)輻射固化缺點(diǎn)第35頁/共68頁第36頁/共68頁 1，涂層厚度與固化速度 2，固化環(huán)境的影響 3，溫度的影響 第37頁/共68頁塑料基材。塑料基材。第38頁/共68頁4. UV金屬涂料金屬涂料 適用于鋼材防銹、金屬標(biāo)牌裝飾、適

12、用于鋼材防銹、金屬標(biāo)牌裝飾、彩涂鋼板、易拉罐加工、鋁合金門窗保彩涂鋼板、易拉罐加工、鋁合金門窗保護(hù)等。護(hù)等。5. UV光纖涂料光纖涂料6. 皮革用皮革用UV涂料涂料7. UV光盤保護(hù)涂料光盤保護(hù)涂料8. 汽車工業(yè)用汽車工業(yè)用UV涂料涂料第39頁/共68頁第40頁/共68頁更具技術(shù)、更具技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保優(yōu)勢(shì)，真正的經(jīng)濟(jì)、環(huán)保優(yōu)勢(shì)，真正的 “5E”涂料。涂料。第41頁/共68頁 木塑復(fù)合材料木塑復(fù)合材料（Wood-Plastic Composites, WPC）指在塑料基體中添加指在塑料基體中添加2085%的木粉和各種加工助劑，利用高速混合的木粉和各種加工助劑，利用高速混合機(jī)混合后，用不同方法引發(fā)

13、聚合、交聯(lián)或接機(jī)混合后，用不同方法引發(fā)聚合、交聯(lián)或接技反應(yīng)而得到的混合材料。技反應(yīng)而得到的混合材料。第二節(jié)第二節(jié) 木塑復(fù)合材料輻射固化木塑復(fù)合材料輻射固化第42頁/共68頁優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：兼有木材和塑料特性，與木材相比：兼有木材和塑料特性，與木材相比，具有不易變形、防蟲蛀和真菌、抗強(qiáng)酸，具有不易變形、防蟲蛀和真菌、抗強(qiáng)酸強(qiáng)堿、不吸收水分、不易變形、耐用、堅(jiān)強(qiáng)堿、不吸收水分、不易變形、耐用、堅(jiān)硬、強(qiáng)韌、耐久、耐磨等。硬、強(qiáng)韌、耐久、耐磨等。 符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)符合循環(huán)經(jīng)濟(jì) “3R”原則原則：第43頁/共68頁將廢舊塑料、廢棄木材再利用；滿足木制品將廢舊塑料、廢棄木材再利用；滿足木制品的大量需求，如建材、舞廳

14、、健身房、展覽廳的大量需求，如建材、舞廳、健身房、展覽廳的地板材料以及高檔家具、化學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)、藥櫥的地板材料以及高檔家具、化學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)、藥櫥、槍托、弓臂，高爾夫球棒、航空、航天復(fù)合、槍托、弓臂，高爾夫球棒、航空、航天復(fù)合材料等特殊用途。材料等特殊用途。第44頁/共68頁第45頁/共68頁6）其它天然纖維素-木素基物質(zhì)，如棕櫚葉桿、棕絲。第46頁/共68頁 速生林木：如思茅松、桉木 需解決：材質(zhì)疏松，易翹曲問題 經(jīng)濟(jì)林木：如橡膠木等 需解決：樹膠處理、訪變色、防腐等問題 竹材：稈形、青、黃、節(jié)等引出的原料處理、原料利用率、膠合、設(shè)備等問題 麥秸：表面蠟質(zhì)等引出的原料處理、膠合等問題 棉稈：去皮問題第

15、47頁/共68頁第48頁/共68頁 增強(qiáng)：樹脂增強(qiáng)，填增強(qiáng)：樹脂增強(qiáng)，填充物增強(qiáng)充物增強(qiáng) 高穩(wěn)定性：后處理高穩(wěn)定性：后處理工藝，乙?；夹g(shù)工藝，乙?；夹g(shù) 阻燃：阻燃劑，抗阻燃：阻燃劑，抗流失，膠合效應(yīng)影響流失，膠合效應(yīng)影響 防腐：防腐劑，抗防腐：防腐劑，抗流失，膠合效應(yīng)影響流失，膠合效應(yīng)影響 隔音：低密度技術(shù)隔音：低密度技術(shù) 物流托盤、等專用板物流托盤、等專用板型材：型材： 原料形態(tài)、鋪裝、模原料形態(tài)、鋪裝、模壓技術(shù)壓技術(shù)雞翅木雞翅木第49頁/共68頁 木塑復(fù)合材料制備：化學(xué)法（觸媒木塑復(fù)合材料制備：化學(xué)法（觸媒催化法）和輻射法。催化法）和輻射法。： 有機(jī)單體、預(yù)聚物滲入木材，通有機(jī)單體、預(yù)

16、聚物滲入木材，通過木材管孔一直浸入到空的細(xì)胞腔，過木材管孔一直浸入到空的細(xì)胞腔，然后自由基引發(fā)活性單體，預(yù)聚物聚然后自由基引發(fā)活性單體，預(yù)聚物聚合形成貫穿木材內(nèi)空隙間的高分子鏈合形成貫穿木材內(nèi)空隙間的高分子鏈。 這些聚合物鏈還可以進(jìn)一步與構(gòu)這些聚合物鏈還可以進(jìn)一步與構(gòu)成木材細(xì)胞壁的纖維素、半纖維素交成木材細(xì)胞壁的纖維素、半纖維素交聯(lián)或分子間交聯(lián)形成互穿網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，聯(lián)或分子間交聯(lián)形成互穿網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，或分子鏈與纖維素發(fā)生接枝反應(yīng)，形或分子鏈與纖維素發(fā)生接枝反應(yīng)，形成長(zhǎng)支鏈?zhǔn)鼓舅荛g聯(lián)接更牢。成長(zhǎng)支鏈?zhǔn)鼓舅荛g聯(lián)接更牢。 第50頁/共68頁木塑材料輻射固化過程木塑材料輻射固化過程 木材預(yù)處理（干燥成型、真空

17、脫氣）木材真空或加壓浸漬射線或電子束530kGy輻照固化質(zhì)量監(jiān)控第51頁/共68頁 浸漬前一般要控制木材含水量在浸漬前一般要控制木材含水量在10%15% 根據(jù)木質(zhì)條件決定真空與加壓程度根據(jù)木質(zhì)條件決定真空與加壓程度 浸漬量的多少、浸漬均勻性浸漬量的多少、浸漬均勻性 浸漬液多用浸漬液多用 甲基丙烯酸甲酯（甲基丙烯酸甲酯（MMA）、苯乙烯（）、苯乙烯（St）、不飽和聚酯（）、不飽和聚酯（UPE） 等等第52頁/共68頁 有人使用熱帶硬木和有人使用熱帶硬木和St/UPE、St/AN和和MMA浸漬，為了使產(chǎn)品不易燃浸漬，為了使產(chǎn)品不易燃燒，加了石蠟油然后用燒，加了石蠟油然后用60Co 照射，獲照射，獲

18、得的木塑復(fù)合材料有很好的阻燃性和自得的木塑復(fù)合材料有很好的阻燃性和自熄滅性能，機(jī)械性能無改變。熄滅性能，機(jī)械性能無改變。第53頁/共68頁 我國(guó)北方大量楊木資源，但木質(zhì)地疏松，硬度、強(qiáng)我國(guó)北方大量楊木資源，但木質(zhì)地疏松，硬度、強(qiáng)度等機(jī)械指標(biāo)較低，用丙烯酰胺（度等機(jī)械指標(biāo)較低，用丙烯酰胺（AAm）浸漬液浸）浸漬液浸漬后給予漬后給予60Co照射，總吸收劑量照射，總吸收劑量2080kGy，劑量，劑量率為率為8.66 kGy/h。 表明楊木表明楊木W(wǎng)PC（木塑）力學(xué)性能，如密度、硬（木塑）力學(xué)性能，如密度、硬度、橫紋抗壓、靜曲強(qiáng)度、彈性模量等隨劑量增加而度、橫紋抗壓、靜曲強(qiáng)度、彈性模量等隨劑量增加而增

19、加，在增加，在40 kGy劑量下獲得的劑量下獲得的WPC其物理特性主要其物理特性主要指標(biāo)達(dá)到或超過優(yōu)指標(biāo)達(dá)到或超過優(yōu)質(zhì)木料水曲柳的水質(zhì)木料水曲柳的水平，為劣質(zhì)木材的平，為劣質(zhì)木材的輻射改性研究和應(yīng)輻射改性研究和應(yīng)用開辟了一條經(jīng)濟(jì)用開辟了一條經(jīng)濟(jì)實(shí)用的途徑。實(shí)用的途徑。第54頁/共68頁第55頁/共68頁將有機(jī)高分子、無機(jī)非金屬或金屬等材料通過復(fù)合工藝組合而成的新興材料。作為承力結(jié)構(gòu)使用的材料，由增強(qiáng)體組元與基體組元構(gòu)成，增強(qiáng)體包括各種玻璃、陶瓷、碳素、高聚物、金屬以及天然纖維、織物、晶須（針狀單晶體）、片材及顆粒；而基體包括高聚物（樹脂）、金屬、陶瓷、玻璃、碳素和水泥等。 第56頁/共68頁復(fù)

20、合材料井蓋第57頁/共68頁 是具有某種特殊的物理或化學(xué)特性是具有某種特殊的物理或化學(xué)特性的復(fù)合材料，這些功能包括導(dǎo)電、磁性、阻尼、摩擦的復(fù)合材料，這些功能包括導(dǎo)電、磁性、阻尼、摩擦、換能等、換能等 。 如玻璃鋼，它是由玻璃纖維為增強(qiáng)體與普通樹脂如玻璃鋼，它是由玻璃纖維為增強(qiáng)體與普通樹脂復(fù)合組成用于船舶、車輛、化工管道、一般建筑構(gòu)件復(fù)合組成用于船舶、車輛、化工管道、一般建筑構(gòu)件、體育用品等。、體育用品等。 高性能碳纖維、芳綸等與高耐熱樹脂組成的復(fù)合高性能碳纖維、芳綸等與高耐熱樹脂組成的復(fù)合材料，高強(qiáng)度、高硬度、耐腐蝕、抗沖擊和耐損傷，材料，高強(qiáng)度、高硬度、耐腐蝕、抗沖擊和耐損傷，可用于國(guó)防工業(yè)、航空航天、精密機(jī)械、深潛器、機(jī)可用于國(guó)防工業(yè)、航空航天、精密機(jī)械、深潛器、機(jī)器人構(gòu)件和高檔體育用品等。器人構(gòu)件和高檔體育用品等。第58頁/共68頁將預(yù)浸料在室溫將預(yù)浸料在室溫下晾干后剪裁、輔貼、下晾干后剪裁、輔貼、組合、預(yù)成型后進(jìn)行組合、預(yù)成型后進(jìn)行電子束輻射固化。電子束輻射固化。輻照加速器輻照加速器第59頁/共68頁 EB固化的特點(diǎn)是可在較低溫度下進(jìn)行的，不固化的特點(diǎn)是可在較低溫度下進(jìn)行的，不需高溫高壓，成本較低、固化時(shí)間短，固化效率需高溫高壓，成本較低、固化時(shí)間短，固化效率是熱固化效率的是熱固化效率的20倍，而且倍，而且EB固