0 引言
UV 金属涂料在金属标牌装饰、易拉罐加工、金属饰板制造、铝合金门窗保护及钢管临时涂装保护等方面有较广泛的应用。UV 涂料应用于金属材料时常遇的问题就是涂层对金属的附着力不佳，若未添加特殊功能的附着力促进剂，常规UV 涂料很难获得较理想的附着力。本课题通过对金属涂料附着力机理进行研究，开发出了不用附着力促进剂，也可以获得优异金属附着力的光固化低聚物。

1 实验部分
1.1 试剂
异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）；丙烯酸羟乙酯（HEA）；丙烯酸多元醇（自制，羟值：125 mgKOH/g）；对羟基苯甲醚（MEHQ）；二丁锡二月桂酸酯（T-12）；1173 ；1，6- 己二酸双丙烯酸酯（HDDA）
1.2 合成方法
在四口烧瓶中，按计量加入IPDI、MEHQ 和T-12（用甲苯稀释至1∶10）；升温至45℃，滴加HEA，1 h滴加完毕；在50~55℃保温3 h 左右，待—NCO 值降至理论值后，再加入计量的MEHQ 与T-12，升温至70℃，滴加低相对分子质量的丙烯酸多元醇；在85℃保温至—NCO% 降至0.5 ％ 以下，结束反应；加入HDDA 兑稀，放料。
1.3 分析测试
1.3.1 红外测试
采用涂膜法，用傅立叶红外色谱测试低聚物的红外谱图。
1.3.2 酸值
精确称取1 g 左右低聚物于250 mL 锥形瓶中，用20 mL 苯醇溶解，用氢氧化钾乙醇溶液滴定。
1.3.3 —NCO 值
运用二正丁胺法，测定样品中NCO基的质量含量。
1.3.4 金属附着力测试
制备光固化清漆，在铝板或铝膜上进行喷涂或刮涂，在紫外灯下进行UV 固化，用划格法测其附着力。

2 结果与讨论
2.1 红外谱图

图1 是低聚物的红外谱图，从中可以看出：在3 400 cm-1 附近出现了N—H 吸收峰，3 310 cm-1 附近几乎看不到氢键化的吸收峰，表明脲基上的N—H 几乎没有氢键化；在1 521 cm-1 附近出现了N—H 伸缩振动峰，在1 724 cm-1 附近出现了C=O 的伸缩振动峰，在1 177 cm-1 附近为C—O 的伸缩振动峰，这些都是聚氨酯的特征谱带。在2 955 cm-1 处有很明显的O—H吸收峰，结合1 724 cm-1 附近的强吸收峰，可以判断，该物质中含有饱和—COOH 的结构。
2.2 反应温度与时间的影响
由于在低聚物的合成过程中，IPDI 与HEA、丙烯酸多元醇的反应是一个动态平衡过程，所以反应温度是影响合成的关键因素之一。对于IPDI，2 个—NCO基团在低温下差距较大，温度升高差距缩小，因此反应要分两步进行，步反应温度不宜过高，控制在50~55℃，第二步反应特别重要，若反应不完全，残留的—NCO 会使产物的稳定性降低。反应温度高于步，可以在75~80℃，这样不仅可以缩短反应时间，同时有利于低聚物中丙烯酸酰基双键的存在。图2 给出了步和第二步的反应时间与—NCO％的关系曲线。

由图2 可以得知：在步反应过程中，反应约3 h 左右，—NCO 的残留量已经基本达到理论值；第二步反应，温度控制在75~80℃，反应4 h，—NCO 下降到0.34％。
2.3 低聚物酸值对附着力的影响
尽管目前对金属附着力的促进机理还不是很清楚，但有几点已基本形成共识，即氢键理论和化学键理论。涂料中能够在金属界面形成氢键的基团包括羧基、羟基、氨酯基、氨基、酰胺基等常见基团，其中羧基对金属基材的作用较为显著。金属附着力与酸值的关系见表1。

由表1 可以看出：适当提高酸值对附着力有明显的影响，这点刚好体现了羧基对金属基材的附着力较为显著。不过，并不是酸值越高，附着力越好。从吸附研究获知，如有大量极性基团存在于涂料中，极性基团将大量富集于涂层－基材界面上，只剩下较少的弱极性链段伸入到涂层本体中，涂层本体与界面的作用强度不高。如果适量的氢键基团沿着树脂链分散分布，树脂分子以几个极性基团附着于金属基材上，还有较多链段延伸到涂层本体中，则容易获得较好的附着力。