Page 170 - 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

物树脂和活性稀释剂的混合物中，待完全溶解后，再 溶剂，在 80 ℃下回流 24 h，然后再将其放入 70 ℃真空

加入附着力促进剂、上转换粒子，分散均匀制得 NIR 烘箱中烘干 12 h，丙酮提取前后样品的质量分别记为
固化涂料，然后通过框式 膜器（120 μm）涂覆在钢 m 和m ，由式（2）计算凝胶含量。
0 1
板上制备湿膜，然后将钢板放置在近红外光辐照下 m 1
凝胶含量= × 100% 式（2）
固化 60 s。UV 固化涂层则在 UV 固化机曝光 5 次，履 m 0
电化学交流阻抗测试。采用三电极体系，将涂
带速度为5. 4 m/min。
层浸于 3. 5%NaCl 溶液中，其中涂覆防腐涂层的钢板
表1 光固化体系的 作为工作电极， 电极作为对电极，饱和 汞电极
Table 1 The composition of NIR-curable system
（SCE）作为参比电极。测试频率为 10 ~10 Hz，扰动
-1
5
原料 w
电压为20 mV。
低聚物树脂 6185 28 耐中性盐 试验按照 GB/T 1771—2007进行。
低聚物树脂 DR-E524 36
2 结果与讨论
活性稀释剂 IBOA/HDDA/TMPTA 28
光引发剂Irgacure 819 2
2. 1 NIR固化的影响 素
上转换粒子 UCPs 4
UCPs 作为内部光源能够将近红外光转化为紫
附着力促进剂 EM-39 2
外-可见光，从而激发光引发剂。显然，光引发剂的
1. 3 表征和测试 种类及浓度、UCPs 的浓度以及 NIR 的功率密度对

涂层厚度按照 GB/T 13452. 2—2008 进行测试； NIR固化过程有显著影响。
铅笔硬度按照 GB/T 6739—2006 进行测试；划格附着 在 NIR 固化过程中，引发剂能够吸收 UCPs 发射

力按照 GB/T 9286—2021 测试；耐冲击性按照 GB/T 的紫外光，生成活性种引发聚合反应。为了有效吸
1732—2020进行测试；T弯按照 GB/T 30791—2014测 收 UCPs 发射的光，光引发剂的吸收光谱应尽可能与
试。每组测试3个平行样品，下同。 UCPs 的发射光谱重叠。基于这一原则，研究了 4 种
光引发剂的紫外-可见吸收光谱测试。使用乙 商业光引发剂的吸收波段对 NIR 固化的影响，如图 1
腈作为溶剂，配制浓度为 1. 0×10 mol/L 的引发剂溶 所示。
液。采用紫外-可见分光光度计测量并记录光引发 由图 1（a）可以看出，CQ 在可见光区域（最高至
剂的吸收光谱。 500 nm）有一个宽的吸收范围，并在 467 nm 处有一个

I
上转换粒子（UCPs）的发射光谱测试。将 0. 5% 强吸收峰；TX 在 383 nm 左右有吸收峰，部分与 UCPs
（以 IBOA 单体质量计）的 UCPs 分散在 IBOA 单体中， 的发射带重叠；rgacure 819约在 369 nm处有吸收峰，
I
然后用 980 nm 的近红外激光激发，通过荧光光谱仪 与 UCPs在 362 nm 的发射峰部分重叠；rgacure 784的
I
测量并记录 UCPs的光致发光光谱。 吸收范围在 300~525 nm，最大程度地与 UCPs 的发射
实时红外光谱与实时流变测试。在 NIR 光照射 光谱重叠。光引发剂通常在吸收光子后，其激发分
子会发生裂解，产生用于引发聚合的活性种。因此，
下进行，采用 ATR-FT-IR 和流变仪联用设备。NIR
激光的强度固定为 30 W/cm²（UV 功率密度为 除了吸收光谱外，聚合速率也是评估NIR固化过程中
8 mW/cm²）。通过 1 638 cm 峰面积的减小连续监测 光引发剂活性的另一个重要参数。如图 1（b）所示，
双键含量的变化，以 1 600 cm 的苯环峰作为内标。 ITX 和 CQ 的聚合速率非常缓慢，而 Irgacure 819 和
双键转化率（C）通过式（1）计算。 Irgacure 784 的双键转化率在 100 s 后迅速增加，并在
A X， t A 250 s 时达到最高转化率 。 与其他引发剂相比 ，
C = (1 - ∙ ST，0 ) × 100% 式（1）
A A Irgacure 819 表现出更短的聚合诱导期、更快的聚合
X，0 ST， t
式中：A 、A 为光照前、光照 t时刻双键峰面积； 速率和更高的最终转化率。因此，rgacure 819 更适
I
X，0 X， t
A 、A 为光照前、光照t时刻参比峰面积。 合NIR固化体系。
ST，0 ST， t
涂层凝胶含量测试。用定量滤纸包裹已经剪 图 2 为 Irgacure 819、UCPs 的用量以及 NIR 激光
的涂层，然后将其放入索氏提取器中，以丙酮为提取 功率密度对双键转化率影响。

167