聚氨酯丙烯酸酯UV固化涂料的研究（二）

b. 提氢型自由基光引发剂 提氢型自由基光引发剂即在受到UV辐射，处于激发态时，并不进行分裂反应，却能从一个H-供体分子中提取一个H，产生羟基自由基和一个供体自由基的自由基型光引发剂。其在吸收光能经激发和系间窜跃到激发三线态，与助引发剂——氢供体发生双分子作用，经电子转移产生活性自由基，引发低聚物和活性稀释剂聚合交联。
   提氢型光引发剂从结构上看都是二苯甲酮或杂环芳酮化合物，主要有二苯甲酮及其衍生物，硫杂蒽酮类等，其受辐射转变为初级自由基的过程如下示：
   以二苯甲酮为例

其常用的光引发剂品种可查相关资料，在此不多作阐述。
2.      阳离子型光引发剂
阳离子型光引发剂是以阳离子引发聚合而光固化的一类光引发剂，它在吸收光能后到激发态，分子发生光解反应产生超强酸，即超强质子酸，从而引发阳离子低聚物和活性稀释剂进行阳离子聚合。阳离子光聚合的低聚物和活性稀释剂主要有环氧化合物和乙烯基醚，另外还有内酯，缩醛，环醚等。而阳离子光引发剂主要有芳基重氮盐，二芳基碘鎓盐，三芳基碘鎓盐，芳基茂铁盐等。
阳离子聚合通常要求在低温无水的环境下进行，条件比自由基聚合苛刻。而与自由基光固化体系相比，阳离子光固化体系具有以下特点[p13~16]：
(1)固化时体积收缩小，形成聚合物附着力强；
(2)不被氧气所阻聚，在空气氛围中可获得快速而xx的聚合；
(3)固化反应不易终止，适用于厚膜和漆膜的光固化。但研究表明，自由基光引发体系的固化速度比阳离子引发体系的快。只是自由基固化后，涂膜的收缩较大，附着力较差，而且不同光引发体系对同一波段的吸收率不同，引发速率也会不同，因此光固化时应使光引发剂与选择的光源及波长相匹配才能有效提高固化速度和固化效率。
(4)升温有利于阳离子光固化速率的提高，而自由基光固化速率受温度影响较小。
(5)阳离子光固化对水、碱类物质较敏感而导致阻聚，而自由基光固化受此类物质不敏感。

3.光引发剂体系的选择要求
在选择光引发剂时的要考虑以下原则，并要求从整体上考虑综合性能较好的光引发剂体及其体系：
(1) 光引发剂的吸收光谱与光源发射光谱要相匹配。目前光固化光源主要为中汞灯，其光谱{zd0}波段为365nm、313nm、302nm、254nm。在选用时需了解其相关的{zd0}吸收波长和吸收区并要与光源的光谱相对应。
(2) 光引发剂的效率要高 即具有较高的活性中间体(自由基或阳离子)的量子产率，同时产生的活性中间体要有反应活性。
(3) 对有色体系 必须要选用受颜料紫外吸收影响较小的光引发剂。
(4) 要在活性稀释剂和低聚物中有较好的溶解性。
(5) 要气味小，毒性低，尤其是光引发剂的光解产物要低气味，低毒性。
(6) 其要不易挥发和迁移。
(7) 对于白色，浅色，无色体系或光学性能要求很高的涂料还要求其光固化后不能有黄变现象，也不能在老化时引起聚合物降解。
(8) 热稳定性和储存稳定性要好。
(9) 易合成，成本低，价格便宜。
   综合以上原则，本实验选用的光引发剂为1173，需要注意的是由于1173属于分裂型自由基光引发剂，其在引发反应过程中受氧的影响较大。氧分子与其分裂后产生的初级自由基易发生反应，使自由基钝化，从而对固化过程阻聚作用，所以在实验时去氧是很有必要的。
2.5　活性稀释剂[p17~19]
活性稀释剂通常称活性单体或功能单体，它是一种含有聚合官能团的有机小分子。在聚氨酯涂料体系中，尤其在UV固化聚氨酯涂料体系中，活性稀释剂起着关键的作用。它不但可降低挥发性有机物含量，还可溶解和稀释低聚物调节体系黏度，参与固化反应过程,从而影响涂料的光固化速度和涂膜的性能，因此选择合适的活性稀释剂也是光固化涂料的一个重要环节。
活性稀释剂从结构上看，自由基光固化用的活性稀释剂都是具有碳碳不饱和双键的单体。如丙烯酸酰氧基、甲基丙烯酸酰氧基、乙烯基、烯丙基等等，其光固化活性依次为：丙烯酸酰氧基 > 甲基丙烯酸酰氧基 > 乙烯基 > 烯丙基。常用的有甲基丙烯酸酯和苯乙烯。工业上，主要使用的是丙烯酸酯衍生物。而阳离子光固化用的活性稀释剂位具有乙烯基醚CH2=CH-O-或环氧基的单体。其中乙烯基醚类单体也可参与自由基光固化。
活性稀释剂按其每个分子所含反应性基团的多少可分为：单官能度单体、双官能度单体和多官能度单体 。活性单体中能参与光固化反应的官能团越多，官能度越大，则光固化反应活性越大，光固化速率越大。
单官能度单体分子中只含有一个丙烯酸基团,最终只能生成线形高聚物.因此从最终固化角度上看,其加入单官能度单体有利于提高涂层的柔韧性,缓解固化中的起皱现象,提高附着力;而多官能度单体含有多个可参与光固化反应的反应基团,因而可得交联度高的聚合物,则其不仅做反应稀释剂,还充当固化剂,可提高固化速度,同时可增加涂层硬度,韧度和韧性,但同时也会带来不利影响,使涂层中单体含量增加,挥发份含量增加.
实践中,为得到满意得固化速度,配方黏度,附着力,涂层柔韧性,硬度,抗冲量,耐溶剂性能等综合性能,常用单,双,多官能度单体混合使用.制备光固化涂料选择活性稀释剂时的原则如下述:
1) 低黏度 要稀释能力强.
2) 低毒性,低气味,低挥发,低刺激
3) 低气相 特别时在无色体系,白色体系或光学性能要求较高得体系中更要重视
4) 低体积收缩 以增加对基材得附着力
5) 高反应性 以提高光固化速度
6) 高溶解性 即与树脂相溶性好,对引发剂溶解性好,便于其分散
7) 高纯度 水分,溶剂,酸含量,聚合物含量要低
8) 玻璃化温度要适合涂层性能要求
9) 热稳定性好 利于生成加工,运输和储存
10) 价格便宜 以降低成本
以上原则应进行综合考虑,选择整体效果较好的活性单体.下面将常用的单,双.多官能度活性稀释剂列举如下,读者可根据以上原则和具体的涂层的性能要求进行单用或混合使用.
1) 单官能度单体 有苯乙烯,乙酸乙烯,N-乙烯基吡咯烷酮(NVP),甲基丙烯酸甲酯(MMA), 丙烯酸丁酯(BA), 丙烯酸羟乙酯(HEA), 丙烯酸异辛酯, 丙烯酸正己酯, 丙烯酸四氢呋喃酯等
2) 双官能度单体 有二缩三丙醇二丙烯酸酯(TPGDA),1-6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA),双酚A二丙烯酸酯(DDA)等等.
3) 多官能度单体 有三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA),季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)等等。
3.　 UV固化聚氨酯丙烯酸酯(PUA)涂料的制备
聚氨酯丙烯酸酯通常由大分子二元(或多元)醇等端羟基的预聚物与二(或多)异氰酸酯反应得到端异氰酸酯的预聚物，再由此预聚物与丙烯酸羟酯反应得到. 端羟基预聚物可以是聚酯，聚醚，聚丙烯酸或聚氨酯.二异氰酸酯可用芳香族二异氰酸酯如甲苯二异氰酸酯(TDI)二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)，或脂肪族如己二异氰酸酯(HDI)，异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)，二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)等等
而本实验制得得是PUA,其选用的单体在前均一一介绍过了,故不多述.本章主要就PUA的制备过程予以介绍.
3.1 PUA的合成工艺过程和条件
制备PUA的基本方法如下示:
主反应:
   副反应1:

   副反应2:

合成路线根据不同的试验方案，可以由以下两种投料方法制备[p20~22]: a是向多元醇聚醚中加IPDI，先扩链提高分子量，待反应xx后再加入带羟基的丙烯酸酯，形成预聚物；b是先向带羟基的丙烯酸酯内加IPDI加聚，再向加聚物中加多元醇聚醚扩链。
a方案中虽可能有丙烯酸酯封端不彻底,存在少量丙烯酸酯,但丙不影响使用;而b方案中可能因丙烯酸羟酯受热时间过长而发生聚合,这样其需加更多量的阻聚剂,这会对产品的色度和光聚合反应活性产生不良影响.而且研究表明a方式合成的PUA比b方式合成的PUA的相对黏度小，经光固化后试样的硬度也较小，断裂伸长率较高，有较好的韧性和延伸性.综合考虑上述因素,实验时选用a方案.
3.2 制备操作过程及实施方案[q4~8]
在制备过程中,其典型得反应步骤如下:
①
②
由于-NCO会与水反应,若在①反应时有水,则会影响聚合反应,甚至会产生爆聚,因而在①反应前一定要除尽水分.
合成的具体实施方法有如下两种:
(1) 溶液法 由于而异氰酸酯与羟基的反应是一个强烈的放热反应，所以经常使用溶液法来达到控制反应热的目的。常用的溶液有苯、甲苯、(甲基)丙烯酸丙、丁异辛酯等等。溶液法特热点是反应易控制，体系黏度低，转化率高，但溶剂除去较困难。目前此法应用较多。
(2) 本体法 此法产物较纯，工艺简单。但缺点是体系黏度较大，反应热不易控制，转化率低。容易发生副反应2的反应，而导致失败。
根据药品纯度,实验条件,操作过程等因素,实验采用本体法.
3.2.2 　操作过程：
   将2mol的IPDI(或按计量或质量法投入)三口瓶中，加入二月桂酸二丁基锡0.1 g，置入水浴中，开启搅拌，设定水浴温度为50℃,在水浴下45℃ 时开始滴加聚醚多元醇，滴加总量为1mol(或444.44g),滴加完毕后，反应约1h后，测定-NCO值，当其值达2mol时，加入对苯二酚(即阻聚剂)或不加，在同一温度下加入羟烷丙烯酸酯2mol，稍过量，升温至75℃～80℃，继续搅拌反应2h，再检测-NCO含量，直至-NCO为0或理论值，此时要加-NCOxx剂如乙醇等xx，冷却到50℃左右，出料，再加入适量的活性稀释剂以降低体系黏度，涂膜时加入光引发剂，以及其他的助剂，便可置于光源下固化干燥。
在操作过程中，二异氰酸酯的物质的量与二元醇聚醚的物质的量之比一定要控制在2：1,这样才能达到扩链的目的并使其扩链产物以-NCO封端，以利于下一步-NCO与带羟基的丙烯酸反应加成，最终得以端烯封端的UV固化涂料，因为-NCO有较大的毒性，对人体有害，所以后面的-NCO/-OH反应时OH应稍过量，以保证-NCO反应xx。
在操作过程中中，还有以下有几点需要操作者注意，以保证得到预期的产物以及其性能：
(1) 注意除水 因为水分会引发副反应，消耗异氰酸酯原料，所以合成前所有原料都必须除尽水分。
(2) 必须保证在最终的产物中无游离的NCO，因为NCO会严重影响产物性能，所以合成时须羟基过量。
(3) OH/NCO反应时，反应初期可少用或不用催化剂，待反应速率减缓或反应后期再加。
(4) 氧气对合成有较大影响，所以一般要求反应环境去氧用氮气保护。但据研究表明，在要求不严格时可不用氮气保护。
(5) PH值对反应体系影响大，一般在碱性条件下体系黏度会增大，反应不易控制，可在酸性条件下黏度较低，反应较易控制，所以催化剂要用酸性的。好在此反应体系一般处于酸性条件下。
(6) K+、Na+对合成反应也有较大影响，反应要求其含量不能过高。
(7) 温度的影响 温度过低反应速度太慢，但过高会提高NCO的副反应率，因而其反应温度不宜过高，一般控制在90℃~110℃间。
(8) 对合成终点的判定 因为反应时间过长副反应增多，有所不利，而在反应终点前结束反应必会使NCO含量增高，也不利后期固化反应不利，所以其终点需要判断监测。其监测方法是利用异氰酸酯的含量来判定。异氰酸酯基可与二丁胺定量反应生成脲，过量的胺以盐酸滴定，用溴甲酚绿做指示剂，至溶液由蓝变黄，且保持15s为终点。
(9) 在得到预聚物后制备涂料时，若所得的涂料的流平性不好还需加流平剂。若涂料要久置其还需加阻聚剂，防止过早或提前聚合固化。
3.3    PUA UV固化涂料的配方
在制备好UV固化型PUA树脂后，与涂料助剂进行适当的搭配，才能制备成UV固化型PUA涂料。一般地配方范围如下其涂料是以齐聚物(又称预聚物)为基础，加入特定的活性单体(又称活性稀释剂)，光引发剂和多种添加剂配制而成，其组成大致如下：引发剂不大于10%(质量含量)，齐聚物不小于40%，稀释剂单体20%~50%其他助剂0~30%.在具体的产品要求和施工条件下其配方不同.
下面有几相关的配方可参考[q9]

4.　光固化设备
    在配方完后，可放置于UV光源下，进行UV固化。本节就UV固化光源进行介绍。
    目前紫外光光源多是弧光灯，主要包括汞蒸汽灯，无极灯和氙灯。弧光灯中最重要的是汞灯。汞灯根据灯管内汞蒸汽的压力，可分为低、中、高压。低压灯效率，主要的发射谱线在185nm、254nm；高压汞灯功率高，寿命短，发射宽的连续光谱，又发出大量的可见光和热，因而需要很好的冷却系统，所以低高两者都不适用于光固化涂料的光固化源。而中压汞灯，在国内它称高压汞灯，灯内蒸汽为9.8×10-4～19.6×10-4Pa,其具有高功率，一般为80～240W/cm，主要发射254nm、280nm、303nm、334nm、365nm的紫外光谱，其与商用引发剂的吸收光谱相匹配[q10]，是目前使用最广泛的光源。
无极灯是最近发展起来的一种无电极的汞灯，它用微波代替电极，该灯的寿命长，紫外光输出比高，启动快，但造价高[q10~12]。
氙灯也是一种电弧灯，其光谱输出是连续的，且紫外输出低红光区较高，发射光谱为250～1200nm。由于其光谱分布与日光灯光谱相似，主要用于大气老化机中作模拟日光光源，短期内难以像汞灯一样作为有效紫外光光源，有待进一步改进[q10~12]。
4.1　紫外光(UV)固化设备的组件[q13]
UV固化设备的主要组件有紫外光源、电源、反射器、冷却风机、动力、光罩、排气装置等。目前，常用的UV固化光源主要包括汞蒸汽灯、无机灯和氙灯。其中汞蒸汽灯是现今最常用的UV固化广元，汽油可分为三种，低压汞灯(10~100Pa)、中压汞灯(~105Pa)、高压汞灯( >105Pa)。
4.2　固化设备的影响[q14~15]
在光固化过程中有许多因素都能影响固化过程、固化效果和固化膜性能，固化设备也不例外。事实上，所得的固化性能不仅取决于配方，也取决于固化过程中所选择的固化设备，如紫外灯光源的及其合理利用等。其中影响固化的灯的因素有:
(1) 紫外辐射 其有称光强度，指到达单位面积表面的辐射率，单位是cm2·W。在相同的紫外剂量的固化条件下，高强度的紫外灯光源可提高固化速度和固化深度。
(2) 自外剂量 即到达单位面积的辐射能量，单位cm2·J。在其他条件不变的条件下，增加光照时间可增加紫外光剂量，但对深层固化影响不大。
(3) 光谱分布 施光引发剂吸收光谱同紫外光的发射光谱相匹配，可有效利用紫外光能量，并可减小光引发剂用量，降低成本.
(4) 红外辐射 有紫外光源，石英管发射的辐射红外能量.其红外辐射产生的热效应具有两重性.在有些情况下，红外辐射的热效应有利于促进固化，降低高分子膜的黏度，提高自由基的流动性，但有时又不利作用，破坏机制和涂层.
4.3　固化设备的选择
① 灯效率 在保持输出平衡的状态下应保持有适量的短波长光。
② 红外的生产 一般地灯具的红外输出大概为30%，减少红外输出有利亦有弊。红外加速了固化速度，对与某些基材的黏附有促进作用，但对于很不耐热的基材减少红外输出是必须的。所以要根据具体情况来考虑。
③ 运行费用 影响UV灯具运行费用的因素有设备的更换、灯具寿命和能耗。综合上三者要求在符合试验要求的情况下尽可能的降低运行费用。
④波长变化 可在灯具中加入添加剂来改变波长。但这种改变并不i增加紫外总输出，只是将能量峰已到所需区域。
5.　UV固化PUA的性能测试[q16]
   5.1产品性能检测
其包括涂料的外观和透明度、颜色、涂料密度、涂料黏度等等
   ① 涂料的外观和透明度 通常为不含颜料的产品，看其是否含有机械杂质和透明度如何。
   ② 颜色 清漆和干漆膜的颜色都要评定。
   ③涂料黏度 即涂料的稀稠程度。黏度对漆膜性能有直接影响。在施工时黏度高会造成施工困难。
5.2        施工性能检验
包括涂料遮盖力、流平性、干燥时间、打磨性等。
① 遮盖力 指色漆涂成均匀的薄膜后，使漆面不再呈现的能力。遮盖力用单位面积所需的最小漆用量(g/m2)来表示。遮盖力的大小是是颜料和漆料反射系数之间差别的表征。
   ② 流平性 将涂料刷涂或喷涂在表面平整的地板上，经一定时间后观察，以刷纹消失和形成平滑漆膜表面所需要的时间来表示。
③ 打磨性 采用砂纸打磨干燥后的漆膜，判定使其产生无光滑表面时的施工难易程度。
5.3      涂层性能
包括附着力、柔韧性、冲击强度、硬度、耐热性和耐老化性等等
   ① 附着力 指涂层与被涂物表面之间或涂层间相互黏结的能力。其测定方法可用划格法、交叉切痕法、划圈法等测量.
   ② 柔韧性 表示涂层在弯曲后，底材上的漆膜的开裂和菠萝情况。其与成膜物质的柔顺性和固化交联度有关。
③ 冲击强度 是评价涂层在高速负荷冲击下，快速变形的一种性能。其与成膜物质的柔顺性、涂层附着力及静态硬度有关。
④ 硬度 指涂层被更硬的物体穿入时所显示的阻力是表示涂层的机械强度的重要性能之一。
⑤ 耐热性和耐老化性 耐热性指在一定时间内，受一定高温作用下涂层仍能保持完好的性能。耐老化性是指涂层在使用环境中，经受光、热作用，抵御氧化作用的性能。
只是限于实验仪器和实验条件的限制在实验的性能检测方面xx于流平性、附着力、硬度、耐酸耐碱性的测定。
6.　实验部分
6.1　合成前准备
1) 用无水乙醇将已洗净的各反应仪器再洗一次，放在烘箱中干燥好，备用。
2) 将聚乙烯醇按实验时需量取出，置于烧杯，加入分子筛，吸收其水分12h。
3) 将羟基丙烯酸按实验时需量取出，置于烧杯，加入分子筛，吸收其水分12h。
4) 将溴甲酚绿用无水乙醇配成液，作为指示剂。
5) 按实验时需量配制好所用酸碱。
6.2　合成操作过程：
   将11.13g 的IPDI(即约0.05mol)三口瓶中，加入二月桂酸二丁基锡0.1 g(约占总量的0.16%)，置入水浴中，开启搅拌，设定水浴温度为50℃,在水浴下45.6℃ 时开始滴加聚乙烯醇(分子量为2000)，滴加总量为0.025mol(即50g),滴加完毕后，反应约0.5h后体系黏度增大，体系内有大量气泡(体系黏度增大的结果)，2.5h后测定IPDI的含量值为9.45%(原含量为18.14%,几近原来的一半合符要求)，在同一温度下加入羟烷丙烯酸酯(这里加的是选用的是三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和甲基丙烯酸羟丙酯 其物质的量之比为1:3，-OH的总含量为0.05mol)0.05mol，稍过量，升温至80℃，继续搅拌反应约2h时体系黏度以明显达到要求预聚物要求值，再检测-NCO含量，几近为0，加入2滴乙醇xx残留的-NCO，由于体系黏度过大，难以出料，再加入14.86g( 约占体系总量的18.5%)活性稀释剂甲基丙烯酸丁酯，以降低体系黏度，冷却到50℃左右，出料。
6.3　-NCO含量的检测
先取2ml正丁二胺，加入溴甲酚绿，液呈蓝色。将事先配好的酸(H+1mol/L)滴定，直至液变为黄色，且15s后不退色。记下用酸量V0。
再取待测样，称量，加2ml正丁二胺，加入溴甲酚绿，液呈蓝色。将事先配好的酸(H+1mol/L)滴定，直至液变为黄色，且15s后不退色。记下用酸量V。
用下公式可得IPDI的含量：
V0 为空白试验所用盐酸量 V 为滴定样品所耗用盐酸用量
E为IPDI的当量(111)    m试样的质量
6.4　涂料配方和性能测试
再将料分为四份，{dy}份重12.63g，加1173光引发剂0.806g，不另加活性稀释剂，此时的配方(质量分)正好为聚醚型PUA占75.5%，活性单体18.5%，光引发剂6%；第二份重14.08g，加1173光引发剂0.0.741g，另加活性稀释剂0.154g，此时的配方(质量分)正好为聚醚型PUA占75.5%，活性单体19.5%，光引发剂5%；第三份重13.70g，加1173光引发剂0.580g，另加活性稀释剂0.30g，此时的配方(质量分)正好为聚醚型PUA占75.5%，活性单体20.5%，光引发剂4%；第四份重15.30g，加1173光引发剂0.490g，另加活性稀释剂0.450g，此时的配方(质量分)正好为聚醚型PUA占75.5%，活性单体21.5%，光引发剂3%。
四样(即按光引发剂含量为6%、5%、4%、3%的样)均加入一定无水乙醇溶解，搅拌，使光引发剂充分分散，此时为淡黄色透明液体。置于干燥箱中，设定温度为95℃，将无水乙醇烘干，便可置于光源下固化干燥。
将四样分别刷涂到玻璃片上，留痕但不透底，自刷离开涂膜时开始计时，自流平后停止计时，记下时间。
将涂好的膜放在紫外光光源下，玻片应与灯平行，且处灯下约20cm处。因为这样的距离光光固化效果{zh0}。关上光源门，开启光源，同时计时。四样重复涂膜固化，时间分别为2min、5min、10min、20min，看其固化时间。
配制1mol/l、2mol/l、5mol/l、10mol/l硫酸液，将固化效果较好的四种样分别取一定质量，置于四种浓度的酸样中待48时后取出，干燥，称量，记下其减少量。
配制5mol/l的NaOH液，同样将固化效果较好的四种样分别取一定质量，置于液中待48时后取出，干燥，称量，记下其减少量。
取四样，将HB、H、2H、3H、4H的铅笔按标准削好，按国标所属测其硬度。
取四样，用化格法测其附着力。
取效果{zh0}的样测红外。因为其样的成分不变，不必重复多次测量。
7.　性能检测结果
7.1 样品的红外光谱图
图8-1原样红外图

图8-2光引发剂为3%的样红外图

图8-3光引发剂为4%的样红外图
图8-4光引发剂为5%的样红外图
图8-5光引发剂为6%的样红外图
图8-6样品综合红外图
7.1         流平性
将涂料刷涂或喷涂在表面平整的地板上，经一定时间后观察，以刷纹消失和形成平滑漆膜表面所需要的时间来表示。流平性与涂料的黏度，表面张力，和使用的溶剂有关。对于液体涂料的流平性，可参照国家标准GB1750-79《涂料流平行测定》，该标准采用刷涂法或喷涂法，简单方便 ，经济，只是不能定量评出流平等级。原机械工业部颁布标准JB3998-85《涂料流平性涂刮测定法》，此法十分简单、方便、经济实用，也可对流平效果给出等级。[q17]鉴于自身实验仪器的限制，测其流平性采用刷涂法：
   刷涂时，用一干净玻璃片，取涂料，刷涂于另一玻璃基片上，迅速先纵向在横向涂刷，涂刷时间不多于2～3min，然后在样板中部纵向地由一边到另一边刷涂一道油刷痕而不漏底的痕，自刷离开样板的同时计时开启秒表计时，测定刷子滑过的刷痕消失和形成xx平滑的涂膜表面所需时间，时间越短，流平性越好。
实验中取得是IPDI的质量分数为75.5%，活性单体稀释剂质量为18.5%、19.5%、20.5%、21.5%，对应的光引发剂分别为6%、5%、4%、3%。将其配制好的涂料样品刷涂，观察流平情况，其结果如下表：


原用分子量为3000的聚醚多元醇(仍是用IPDI为原料，光引发剂为4.9%)时，其流平时间为约为10min。
7.2         硬度
   指涂层被更硬的物体穿入时所显示的阻力是表示涂层的机械强度的重要性能之一。采用铅笔硬度，操作简单，工业上应用较广泛。铅笔硬度以不伤涂膜的铅笔硬度代表所测定涂膜的铅笔硬度，按GB/T6739规定测定用的铅笔如图：
　　　　　　　
    图7-1 测涂膜硬度用的铅笔标准图
实验所测得的涂膜硬度为3H。而原聚醚分子量为3000时期硬度为4H。
7.3         附着力
指涂层与被涂物表面之间或涂层间相互黏结的能力。其测定方法可用划格法、交叉切痕法、划圈法等测量。本实验采用划格法，此法最简单快捷。其评定等级表如下：


检测其样的附着力为2级。原用分子量为3000的聚醚多元醇所得的涂膜的附着力为1级。
7.4         耐酸耐碱性
实验时先用浓H2SO4配制成1mol/l、2mol/l、5mol/l、和10mol/l，再取四种固化样称量各自重量做好记录，置于四种浓度的酸中，并记时间，72时拿出样，洗净，干燥后称其样重。
配制碱样为1mol/l、2mol/l、5mol/l，将四样置于烧杯中，记下时间，72时拿出样洗净，干燥，称其重量。
实验其结果如下：
置于10mol/L的硫酸液中的样24h时就有样的溶解，使酸液的表层有一层浅黄色似油状物出现，此为涂膜被酸溶解后脱落到液中的涂膜。
72h后取出各样。此时，浸入浓度为1mol/l、2mol/l酸液的样表面更光滑，无色透明，而浸入5mol/l酸样中的样，表面呈黄色，表面光滑，浸入10mol/l酸液中的样部分被溶解破碎，呈棕色，透明度下降。其质量减少量(质量分数%)，见下表


8.　实验结论分析和综述
8.1　样品的红外分析
由有关资料[s1-3]知NCO在2270cm-1有较强特征峰，而聚醚的-OH在2270cm-1处有特征峰，而从谱图中可知，在2270cm-1和3600cm-1附近均无特征吸收峰，而在1722～1724cm-1处存在-NHCOO的特征吸收峰，在1113～1109cm-1处有强的C-O-C的伸缩振动的特征吸收峰，说明聚乙二醇反应物与IPDI均参加了反应，声称的聚合物为聚醚型聚氨酯。
3397～3364cm-1为与氨酯C=O氢键化的N-H的伸缩振动，氢键化使振动箱低波数移动，即发生红移。
2974～2870 cm-1为CH2和CH3的伸缩振动。
1531～1535 cm-1为N-H的弯曲振动。
1462～1458 cm-1为CH2的弯曲振动。
1375 cm-1为CH3的弯曲振动。
1344～1338 cm-1为CH的弯曲振动和CH2的伸缩振动。
1302～1304 cm-1为C-O的伸缩振动。
1240～1016 cm-1为聚醚的C-O的伸缩振动。
930～928 cm-1为丙酯特征峰。
866～868 cm-1为CH的伸缩振动。
755 cm-1为CH2伸缩振动。
综合上红外光谱分析知，用IPDI与聚乙二醇聚合，用三羟甲基丙烷三丙烯酸酯与甲基丙烯酸羟丙酯混合封端，用甲基丙烯酯丁酯作为活性稀释剂可制备得聚醚型聚氨酯。
8.2　流平性
由涂膜流平时间表可以看出，单体所占比例增大有利于其流平性，这可能是由于活性单体的两的增加，有利于提高体系的流动性，从而提高了其流平性。
聚醚多元醇的分子量对其有较大影响较大，分子量越大，流平性越差。如光引发剂为5%聚醚分子量为2000时，流平时间为242秒,而各摩尔比不变光引发剂为4.9%，聚醚分子量为3000时的UV固化涂料的流平时间约为10min。
8.3　硬度
实验测得分子量为2000的聚醚多元醇制得的UV固化涂料的硬度为3H，而分子量为3000的聚醚多元醇制得的UV固化涂料的硬度为4H。可见分子量对其硬度也有影响。分子量越大硬度越大。
8.4　附着力
用划格法得样的附着力为2级，各配比的样间的附着力无明显区别。而而分子量为3000的聚醚多元醇制得的UV固化涂料的附着力为1级。
8.5　耐酸碱性
由表7-3知，产品的耐酸性能，尤其是耐强酸性不佳。在10mol/l的浓强酸中涂层便会有十分明显的溶解碳化现象。浸失量显著。在同一浓度下，样的配方不同其失重率也不同。光引发剂的含量含量高的，活性单体含量低，失重率低，耐酸性越好。由此推断是由于活性单体并非xx反应，使其失重率增加，活性单体的比重越大，耐酸性越差。因为游离的活性单体为酯类，会在酸的作用下水解而溶解。
由表7-3知，产品的耐碱性能优良，如排除称量过程中的误差，其几乎无失重。即使在5mol/l的浓碱中，其失重率也不到0.3%,可见其耐碱性能十分优良。
8.6　光固化时间
由上光固化时间表可看出，UV固化涂料固化时间与光引发剂的含量有关，光引发剂的含量越大固化时间越短，反之，光固化时间就越长。
光固化时间对固化后涂膜的光学性能有也影响。在一定时间内，固化时间并不影响其光学性能，但光照时间超过一定值时，就会影响其光学性能，涂膜会变黄(但仍为透明)。这可能是光引发剂的共轭芳酮部分受到的辐射时间过长引起的。
光固化时间也影响其涂膜的表面性能。若固化时间过短，固化不xx，会涂膜表面粘性增大，易吸尘，易脏。当然，一般情况下，涂膜表面在固化后都不可避免的有一定的粘性，因为涂料内的活性稀释单体不可能xx反应固化xx，结果会残留在涂膜表面，而具有一定的粘性，在室温下放置{yt}后，就会得到表面无粘性的涂膜。
8.7　综述
通过以上实验结果的分析可得以下结论：
1) 聚醚多元醇的分子量对涂膜流平性、附着力、硬度等有较大影响，分子量越大，流平性越差，附着力和硬度越高。
   2) 活性稀释剂的含量影响其流平性，活性稀释剂的含量越高，流平性越好。但其对其硬度影响不大。
   3) 光引发剂的含量对光固化时间有较大影响，含量越大，光固化时间越短。
   4) 光固化后的涂膜表面会由于活性单体并非能xx反应xx，而有一定的粘性，室温下放置12h后一般就能xx这种影响。
   5) 光固化时间越长，越有利于固化xx，但紫外光照射时间过长会影响涂膜的光学性能，引起涂抹的黄变。一般光固化最适宜的时间为10min左右。
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