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本文在印第安纳波利斯举行的2012年美国涂料会议上发表。

无论最终用途或基材类型如何，涂层耐久性都是至关重要的。本文报道了丙烯酸单体和低聚物在经过典型的最终使用测试时的性能结果，这些测试旨在测量涂层的柔韧性和粘附特性。对具有促进粘附性能的低聚物单独或与单体酸功能粘附促进剂组合进行了测试，以确定用于给定基底的最佳低聚物类型。同时，确定了正确的添加量以获得最佳的性能。腐蚀和抗黄变性也被探讨，因为它与寡聚物的化学结构有关。

实验

一个应用领域正在出现，需要使用辐射固化组件。这些材料被应用于各种金属表面，作为外部使用的保护涂层。要求达到通常的划痕和耐磨性标准。但这项任务变得更加困难，因为当应用于各种具有不同表面性能特征的金属基材时，这些涂层需要粘附，这可能会对粘附性产生负面影响。此外，如果这些涂料用于外部应用，不仅需要良好的附着力，还需要高度的防潮和耐风化性，以承受恶劣的环境条件。

为了满足这些困难的标准，一组专利产品已经被开发出来。这些产品可以最好地描述为高分子量的功能性丙烯酸低聚物，其有粘附促进剂反应到主链中。低聚物是双功能的，为了获得最佳的粘附效果，应由最终组合物的30-50%组成。为了便于讨论，这些被称为粘附促进低聚物，或APOs。表1提供了这些组件的列表。

应用及养护条件

所选条件代表工业应用中常用的条件。理想情况下，薄膜厚度应保持在最小的成本，但同时要足够厚，性能性能不受影响。这是在表2所列的标称薄膜厚度下获得的。此外，所引用的固化条件对于这些应用是相当常见的，因为应用了薄透明，不需要特殊的填充灯泡。辐射计类型和获得的结果也被报告，以避免任何影响薄膜性能的条件差异，从而确保最终使用测试结果的一致性。表2还描述了应用固化条件。

配方的选择

双酚A (BPA)是一种主要用于制造环氧树脂的化学成分。双酚A环氧双丙烯酸酯由于其优异的韧性、附着力和耐化学性组合，多年来一直是涂料行业的主力低聚物。然而，具有这种骨架结构的低聚物粘度很高，固化后变脆，用于外部应用时变黄很严重。低聚物，提供更容易处理和改善耐候性是聚酯丙烯酸酯(豌豆)。表3提供了PEA和环氧树脂之间物理性能的比较。

豌豆比环氧树脂有这些好处:

•更快的治愈;与双官能团相比，是四环素。

•更易于操作，因为PEA粘度显著降低。

•还观察到更大的配方纬度，因为在最终配方中可以使用更多的PEA，而不会对粘度产生不利影响。

•豌豆和环氧树脂一样坚韧，具有更好的柔韧性。

•豌豆比基于bpa的低聚物具有更好的抗黄变性能。

配方使用

对于所引用的明显好处，PEA被选为该配方的主要成分。本研究选择的单体包括三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)，二丙二醇二丙烯酸酯DPGDA)和3摩尔乙氧基化三甲基丙烷三丙烯酸酯(3EO TMPTA)。TPGDA是一种低挥发性和低粘度的单体，由于成本原因通常用于自由基聚合。DPGDA也是一种经济的活性单体，可以取代己二醇二丙烯酸酯(HDDA)。它具有良好的降粘性能，更易于使用，与HDDA的5相比，其初级刺激指数(PII)为2。乙氧基化TMPTA也因其低皮肤刺激性而被选中，但它提供了更高的交联和增强的表面固化的额外好处。用于这些配方的光引发剂是聚合物a-羟基苯酮与2-羟基-2甲基-1-苯基-1-丙烷共混。使用表面活性剂以确保基材的适当润湿。基础配方的粘度为300 cps @ 25°C。表4列出了该公式的详细信息。

基材和最终使用测试

所有金属测试板均来自Q-Panel。在涂层之前，用溶剂(MEK)清洗面板以去除表面污染。常用的基材包括铝(Alum.)、镀锡钢(TPS)和冷轧钢(CRS)。

对固化膜进行的试验列在表5中。选择了交叉纹粘接，因为它与给定涂层粘附到基材上的能力有关。反向冲击是有趣的，因为它不仅与附着力有关，而且与涂层灵活性有关，并提供了成形能力的指示。耐MEK性能可以快速显示涂层固化的好坏。ASTM编号参考于表5。

促粘寡聚物(APOs)

APOs可以被描述为高mw丙烯酸酯功能丙烯酸，粘度范围从3000 cps到8000 cps @ 60°C。APOs含有促进粘附的材料，这些材料被反应成寡聚物结构的主干。与许多粘附促进剂不同，APOs不具有酸功能;因此，它们对水分不敏感，可用于胺增效剂的配方中。APOs不能作为添加剂使用，但应占最终配方的30-50%。表6列出了测试的apo的物理性质。读者可能会注意到APO 20的加德纳色为4，而APO 21和22的APHA色分别为34和70。

附着力测试

每种低聚物分别以10、20和30%的水平添加到基础配方中。一旦完全混合，涂层被应用到每个金属基板上，并按规定固化。固化后，让测试板在室温下平衡一小时，然后进行交叉胶带粘合测试。“对照”配方不含粘附促进剂。

每个APO的趋势都是一致的。随着APO浓度的增加，粘结力提高。结果还表明，铝相对容易粘附。与CRS粘连较困难，与TPS粘连最困难。图1详细说明了测试结果。良好附着力的最佳添加量是20%-30%，取决于基材。在每一种情况下，MEK抗性都很好，结果超过200次循环。

反向冲击试验

除了附着力外，涂层承受严格加工的能力也是至关重要的。粘附在平料上相对容易。然而，涂覆金属片最终可被成型，例如，成型为塑料或玻璃容器的罐体、罐尾或封口。反向冲击试验是预测固化后成形性能的一种可行方法。图2给出了结果。在这种情况下，测试只在最难粘附的基材- TPS上进行。趋势很明显;随着APO水平的增加，反向影响也会增加

耐湿性测试

DTM涂层应用的另一个重要要求是涂层在暴露于水时保持其性能的能力。这种接触可能发生在包装的加工阶段或户外使用时。涂层必须保持附着力，同时没有软化或表面侵蚀的迹象。表7说明了用于该测试的公式。

在这种情况下，APOs与聚氨酯丙烯酸酯低聚物和酸性功能单体AFM53结合进行了测试。所用APO为APO 20或APO 22，添加量分别为20%和30%。“对照”为配方A，不含APO。每种涂层都以12微米的薄膜厚度应用于冷轧钢(CRS)，并按前面描述的方法进行固化。

固化后，将测试板在100°C的水中浸泡1小时和2小时后进行初步附着力测试。当APO 20添加量为30%时，固化后立即粘附，在100℃水中1 h后粘附性能优异。2 h后粘附力降至75%。APO 22在100℃水中浸泡2 h后，整体附着力较好，附着力优异。不含APO的“对照”配方最初只有20%的附着力，水暴露后无附着力(图3)。

QUV测试

加速风化是另一个很好的测试配方或个别成分如何抵抗水分降解。在这种情况下，“整齐”的寡聚物被放置在QUV测试箱中。固化板在固化后立即进行测试，并在100小时至500小时QUV曝光间隔内进行测试。记录黄度指数(YI)和保光率。YI测量涂层暴露在阳光下的退化，而保光性测量材料的抗微裂纹(热和光效应)或与水分暴露相关的表面侵蚀。表8详细说明了QUV试验箱的循环条件，以及所使用的测量设备的规格和所采用的测试方法。