Page 169 - 2025年7月防腐蚀专辑

张玉 等：近红外光固化丙烯酸酯防腐涂料的制备及性能研究

corrosion resistance. NIR curing provided a new strategy for the preparation of environmentally
friendly，high-performance anticorrosive coatings，with promising potential for broader
applications in the field of metal corrosion protection.
Key words：near-infrared（NIR）photopolymerization；eactive diluents；metal anticorrosion；

r
anticorrosive coatings
与传统的溶剂型涂层相比，紫外光（UV）固化涂 红外光谱仪（FT-IR）联用流变仪，研究了不同官能度
层具有低能耗、固化速度快和时-空可控等特点，已 活性稀释剂对涂层固化行为、体系到达凝胶点时间
广泛应用于木材、纸张和电子元件等领域 。然而， 以及凝胶点双键转化率的影响。最后，研究了 NIR固
[1]
UV固化涂层在金属防护领域的应用仍相对较少。一 化涂层的附着力，并通过电化学阻抗谱（EIS）和耐中
方面，在 UV 固化过程中，分子从长程的范德华力迅 性盐 试验探索了其防腐性能。
速转变为短程的共价键相互作用，导致涂层产生显
著的收缩应力，从而影响涂层与金属基材之间的附 1 实验部分
着力 ；另一方面，防腐涂层通常含有大量无机填料，
[2]
以提高其防腐性能，但无机填料对紫外光具有一定 1. 1 主要原料与仪器
的吸收或反射特性，这会导致涂层双键转化率下降， 脂 族聚氨酯丙烯酸酯（6185）、聚酯丙烯酸酯
（DR-E524）、异冰片基丙烯酸酯（IBOA）、2-羟基乙基
使涂层固化不完全 [3-4] 。近年来的研究主要集中在提
甲基丙烯酸酯磷酸酯（EM-39）：工业级，长兴材料工
高涂层的固化深度，试图使用新方法突破 UV 固化涂
层的技术界限并消除其局限性 。 业；1，6-己二醇二丙烯酸酯（HDDA）、三羟甲基丙烷
[5]
近红外（NIR）固化由于其较长的波长，具有相对 三丙烯酸酯（TMPTA）：工业级，江苏开磷瑞阳化工；
更强的穿透力，从而为 UV 固化涂层的问题提供了解 双（2，4，6-三甲基苯甲酰基）苯基氧化膦（Irgacure
819）：分析纯，湖北固润科技；双 2，6-二氟−3- 苯
决方案 [6-7] 。目前，NIR固化主要通过以下几种策略实
现，如单光子/双光子聚合 、三重态-三重态 光聚 基二 钛（Irgacure784）、2-异丙基硫杂蒽酮（ITX）、
[8]
合 以及上转换粒子辅助近红外光聚合 。上转换粒 脑 （CQ）：分析纯，巴斯夫；UCPs 工业级，上海紫气
[9]
[10]
子辅助近红外光聚合技术利用无机上转换粒子 生物科技有限公司；Q235 低碳钢板：15 cm×7 cm，无
（UCPs）作为“光转换器”，将吸收的长波近红外光转 表面处理，标格达。
换为短波紫外-可见光，从而激发紫外光引发剂分 BYK 框式涂膜器：毕克化学；FC-W-980H-50 W
子，进而引发聚合反应。值得一提的是，上转换粒子 型 980 nm 近红外光激光器、LP100 型光强检测器：长
辅助近红外光聚合仅需在 UV 体系中添加 UCPs 就能 新产业光电技术有限公司；F300 型履带式光固化
实现从 UV 引发到 NIR 引发的灵活转变，无需设计结 机：Fusion；UV Power Puck II 型高能紫外线积分辐射
构复杂的光引发剂以及使用价格昂贵的飞 级激光 计：EIT；QFH 型涂膜划格器、BY 型铅笔硬度仪：天津
器，这使其成为解决涂层深层固化问题的有效方法。 市精科材料试验机厂； CJQ-II 型漆膜冲击器：普 检
本课题组在研究上转换粒子辅助近红外光聚合技 测仪器（上海）有限公司；Qnix1500 型涂层测厚仪：
术的微区固化行为发现，该技术能够有效延 凝胶点， AUTOMATION；WZJ-Ⅱ型弯折机：上海现代环境工程；
并在固化过程中实现更高的双键转化率和更低的收缩 BGD500/S 型拉 附着力测试仪 ：标格达 ；Q-
应力 [11-14] 。通常，减少涂层的固化收缩应力可以提高其 FOG/SSP600型盐 试验箱：Q-Lab；CHI660E型电化学
附着力，而良好的附着力是实现金属涂层优异防腐性 工作 ：上海辰华；Nicolet iS10 型傅立叶变换红外光
能的前提条件。因此，若采用NIR技术代替UV固化， 谱仪（ATR-FT-IR）联用MARS60流变仪、Nicolet 6700
有望制备出具有高附着力和高耐腐蚀性的涂层。 型全反射傅立叶变换红外光谱仪（FT-IR）：Thermo
本研究采用 NIR 固化技术代替传统的 UV 固化 Fisher；UV1900i型紫外-可见分光光度计：岛津。
技术制备防腐涂层。首先，系统研究了 NIR体系的聚 1. 2 红外光固化涂料与涂层制备
合条件，包括光引发剂浓度、UCPs浓度及 NIR 激光功 使用丙酮清洁无表面处理的碳钢板表面，去除
率密度对聚合动力学的影响。通过实时傅立叶变换 污染物。参考表 1配方，将光引发剂加入光固化低聚

166