水性光固化涂料研究进展
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紫外光固化涂料以其固化速度快、节能、生产效率高、涂层性能好等优点 , 近 20 多年来获得广泛应用[ 1 ~ 3 ] 。
但随着紫外光固化涂料的迅猛发展 , 其自身的一些弊端日益暴露出来 : 如反应性稀释单体及其他多官能丙烯酸酯 (MFAs) 等含有挥发性有机化合物 (VOC) 组分 , 对环境及人体健康有一定的损害[ 4 ] ; 有些光引发剂的分解产物不符合环保要求 , 带来卫生、安全隐患并影响固化膜的使用性能 , 所以迄今为止没有一项 UV 光固化涂料产品得到美国食品和药物管理局 (FDA) 的许可。
虽然单纯采用官能化低聚物可配制出 100 % 固含量的光固化涂料 , 以消除 VOC 的影响 , 但由于其粘度对分子量的依赖关系 ,体系粘度太大 , 且难以调节和控制 , 故 100 % 固含量的光固化涂料在性能和使用上都受到很大限制。
所以 ,UV 光固化涂料技术的总的发展趋势是以水代替反应性稀释剂。
水性光固化涂料继承和发展了传统 UV 固化技术和水性涂料技术的许多优点 , 诸如低成本、低粘度、良好的涂布适应性、设备易于清洗、无毒性、无刺激性、不燃性等。
由于水性 UV 固化体系的优点突出 , 近十年来得到较快的发展 [ 5 ,6 ] , 目前已有不少产品面世 [ 7 ,8 ] 。
1 水性光固化涂料的特点与传统的溶剂型 UV 光固化涂料技术相比 , 水性光固化涂料主要有如下优点 :不必借助活性稀释剂来调节粘度 , 可解决 VOC 及毒性、刺激性的问题 ; 易于得到光固化前的无粘性干膜 , 尤其对以中、高分子量聚合物为基料的涂料 , 保证了固化膜的光洁度 , 简化了防尘操作 ; 可降低固化膜的收缩率 , 尤其对以中、低分子量聚合物为基料的体系 , 有利于提高固化膜对底材的附着性 ; 可得到薄膜型固化膜 ; 固化前干膜的机械刮伤易于修补 ; 可用水或增稠剂方便地控制流变性 , 便于喷涂 ; 设备、容器等易于清洗 ; 降低了涂料的易燃性。
多重交联紫外光固化水性聚氨酯涂料叶代勇【摘要】通过环氧树脂改性以及多元醇内交联、六甲撑二异氰酸酯(HDI三聚体)交联改性、固化剂交联和紫外光交联等四重交联,并加入季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)作为接枝化合物,合成了紫外光固化水性聚氨酯丙烯酸酯分散体(WPUD).研究了环氧树脂改性以及PETA含量对漆膜性能的影响.结果表明,经过环氧改性,采用2.5%的HDI三聚体和13.6%的PETA合成的水性聚氨酯丙烯酸酯分散体,其漆膜吸水率为6.3%,耐丙酮擦洗360次,摆杆硬度0.79.所得漆膜达到或超过了溶剂型紫外光固化涂料的要求.【期刊名称】《电镀与涂饰》【年(卷),期】2010(029)011【总页数】5页(P60-64)【关键词】紫外光固化涂料;水性聚氨酯涂料;环氧改性;多重交联;吸水率;接枝率【作者】叶代勇【作者单位】华南理工大学化学与化工学院,广东,广州,510640【正文语种】中文【中图分类】TQ639性能优异的各种水性紫外光固化树脂的开发一直是国内外研究的热点,其合成研究多以水性聚氨酯丙烯酸酯体系为主[1-14]。
H. D. Kim和T. W. Kim以异佛尔酮二异氰酸酯、聚氧四甲撑二醇、二羟甲基丙酸、三乙胺和丙烯酸-2-羟基乙酯(HEA)为主要原料,以月桂酸二丁基锡为催化剂合成了紫外光固化水性聚氨酯,研究了二羟甲基丙酸含量和四氢呋喃均聚醚分子量对膜性能的影响[1];Z. M. Wang等以甲苯二异氰酸酯、聚乙二醇、二羟甲基丙酸、三乙胺和甲基丙烯酸2-羟基乙酯为主要原料,合成了紫外光固化水性聚氨酯丙烯酸酯[2];A. Tauber等用傅立叶红外的表征方法分析了合成紫外光固化水性聚氨酯丙烯酸酯分散体的过程和影响因素[3];Y. B. Kim等开发出了用于阴极电泳涂料的紫外光固化水性聚氨酯分散体[4];J. W. Yang等合成了用于紫外光固化水性涂料的聚氨酯丙烯酸酯扩链低聚物[5];A. Asif和W. F. Shi合成了基于超支化脂肪族聚酯的紫外光固化水性聚氨酯涂料[6];杨建文等[9-11]通过将聚氨酯接枝到甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物上,经胺中和后制得自乳化丙烯酸树脂接枝聚氨酯体系;沈效峰和郁建华[12]以甲苯二异氰酸酯、聚醚多元醇、二羟甲基丙酸、丙烯酸–2–羟基乙酯等原料,合成了一种紫外光固化水性PUA乳液;虞浩等[13]用甲苯二异氰酸酯、聚己二酸新戊二醇酯多元醇、二羟甲基丙酸和甲基丙烯酸β-羟乙酯合成了紫外光固化聚氨酯丙烯酸酯水分散液,并对其流变行为进行了研究。
紫外光固化水性涂料研究进展楚会来发布时间:2021-09-01T06:15:43.036Z 来源:《新型城镇化》2021年12期作者:楚会来刘艳菲王洁[导读] 20 世纪 60 年代发展起来的 UV 固化涂料,主要是利用涂料中的光引发剂产生自由基(或阳离子),使聚合物或单体发生双键聚合,最终形成具有特定力学性能的相对分子质量。
河北晨阳工贸集团有限公司河北保定 072550摘要:20 世纪 60 年代发展起来的 UV 固化涂料,主要是利用涂料中的光引发剂产生自由基(或阳离子),使聚合物或单体发生双键聚合,最终形成具有特定力学性能的相对分子质量。
本品为环保涂料,不添加有机溶剂,在使用过程中固化速度快(几秒到几十秒),具有“节能减排” 效果。
UV 固化一般在室温下进行,对于一些无法耐热的基材, UV 固化涂料是很好的选择。
关键词:紫外光固化;水性涂料;研究进展光固化水性涂料的优缺点光固化水性涂料的优点以水作为稀释介质对低聚物或树脂进行稀释,易于控制体系的黏度,价格低,易得。
流变性可方便地用水或增稠剂调节,适用于辊涂、幕涂、喷漆等多种涂装方式,安装方便。
用水调节黏度,降低有机溶剂的含量,减少 VOC,降低刺激性和毒性,环境污染少或无污染,不影响人体健康。
由于涂膜固化收缩,固化膜与基材结合力好,适用于涂覆塑料等非吸收基材表面。
为了保持涂膜的硬度和弹性,可以使用分子量较高的预聚树脂。
存放方便,固化前可触摸,防尘操作简单,不影响涂膜平整度。
光固化水性涂料的缺点水容易霉变,水的冰点为 0,不适于贮存和运输。
水的表面张力大(在常温下为 72.7510-3Nm-1),因此对基材表面清洁要求高,不易渗透基材,造成涂层不均匀。
(3)涂装后干燥除湿消耗大量热量,不节能。
除水外,需额外干燥设备,干燥时间长,工序繁琐,涂布效率低。
水作为稀释介质,限制了基材的使用范围,例如,金属基材在高温除湿过程中易发生锈蚀,而纸张和皮革基材不适合高温干燥。
UV固化涂料的研究进展和前景张怀滨(070305班070305121号)摘要: 概述了UV 固化涂料的基本原理、基本本反应及组成, 介绍了近年来紫外光固化体系中光敏预聚体的研究进展。
认为开发水性紫外光固化涂料、紫外光固化粉末涂料是目前紫外光固化涂料的发展趋势。
介绍了光固化涂料的应用情况及其前景展望。
关词键: UV 固化涂料; 基质树脂; 光固化粉末涂料; 光固化水性涂料0. 引言光固化是一种快速发展起来的绿色新技术。
从20 世纪70 年代至今, 辐射固化技术在发达国家的应用越来越普及, 已广泛用于各种涂料、油墨及胶黏剂等领域。
其中, UV 固化技术的发展更加迅速。
与热固化相比, UV 固化具有无挥发性物质释放、节省能源、生产效率高等优点。
UV 固化涂料是20 世纪60 年代末由德国开发的一类环保型涂料。
该涂料经紫外光照射后发生光化学反应, 使涂层快速聚合和交联, 达到固化成膜的目的。
目前关于提高固化速度、增强附着力和降低活性稀释剂毒性的新型预聚物、稀释剂和光敏剂的开发和应用研究已经取得了卓越的成就。
1.UV涂料固化机理根据格若斯定律,光致化学反应的必要条件是物质对光的有效吸收。
被物质吸收的光有可能引发光化学反应,但并非被物质吸收的光都能使物质发生光化学反应,只有具有足够高能量的光才能激发物质使光化学反应得以发生。
显然,物质对光的吸收、吸收光的能量和物质自身的化学结构之间的关系是决定光化学反应能否发生的关键因素。
光化当量定律表明:在初级反应中,被活化的分子数(或原子数)等于吸收的光量子数。
光量子是光的最基本能量单位,其能量:δ=hy=hc/λ式中:h=6.62*J.s ; c=3*m/s活化1摩尔的分子需要吸收6.02*个光子。
把1摩尔物质所吸收的光子能量称为1个爱因斯坦,即:=йhc/若以纳米作为波长单位,则=1.196×/λ(kJ/mol).紫外光的波长范围在200~400 nm,根据光化当量定律可以确定紫外光的爱因斯坦量子值为598~299kJ/mol。
光固化涂料产品简介:光固化涂料(UVCC)又称紫外光(UV)固化涂料,是辐射固化涂料的一种,主要指在光照射下可以迅速交联固化成膜的一类新型涂料,因其高效涂装和环境友好等特征,已在涂料行业得到广泛应用。
与溶剂型涂料相比,光固化涂料具有固化速度快、物挥发性溶剂、节约能源、费用低、可自动化生产等特点。
自从20世纪60年代德国Bayer公司开发了第一代紫外光固化涂料以来,光固化涂料技术上不断成熟,原材料、品种、性能不断发展。
早期的光固化涂料主要应用于木器涂装,而现在所适用的基材已扩展至纸张、塑料、金属、石材、水泥、织物、皮革等;涂料的外观也由最初的高光型,发展出亚光型、磨砂型、金属闪光型、珠光型、烫金型、纹理型等;适宜涂装方式包括淋涂、辊涂、喷涂、浸涂、丝印、胶印、柔印、凹印等。
原理:UV涂料即紫外光固化涂料,紫外光固化涂料经紫外光照射后,首先光引发剂吸收紫外光辐射能量而被激活,其分子外层电子发生跳跃,在极短的时间内生成活性中心,然后活性中心与树脂中的不饱和基团作用,引发光固化树脂和活性稀释剂分子中的双键断开,发生连续聚合反应,从而相互交联成膜。
化学动力学研究表明,紫外光促使UV涂料固化的机理属于自由基连锁聚合。
首先是光引发阶段;其次是链增长反应阶段,这一阶段随着链增长的进行,体系会出现交联,固化成膜;最后链自由基会通过偶合或歧化而完成链终止。
特性:(一) 光固化涂料的优点1) 节约能源,不需要烘烤,固化成膜所消耗的紫外光或电子束仅在瞬间,所以生产过程中只消耗极少的电力。
2) 无溶剂或溶剂用量很低。
3) 固化速率快,一般是零点几秒到十秒,大大缩短操作工时;适于高速生产线,生产速率快。
4) 漆膜性能好,丰满度及光泽尤其突出,具有良好的抗摩擦、抗溶剂、抗污染性能。
5) 对热敏感的材料具有较好的施工性能。
(二) 光固化涂料的缺点1) 电子束固化设备投资大。
2) 对几何形状复杂的构件固化困难。
3) 加油颜料的色漆应用紫外光固化工艺尚有一定的困难。
紫外光固化水性涂料的发展王文静【摘要】随着涂料行业的飞速发展,最近几年UV固化涂料越来越多地应用在更多的领域.作为一种绿色环保涂料,UV固化涂料的使用完全满足涂料行业的基本原则,除了在其使用的过程中固化能比较低之外,UV固化涂料使用之后的挥发物也非常少,对环境和人几乎没有危害,而UV涂料最吸引人的地方是它能够很大程度上降低原材料的消耗,极大降低了UV固化材料的生产成本.主要介绍了UV固化涂料在这几年的发展情况,然后综述了UV固化涂料得以广泛应用的两大领域.【期刊名称】《化工设计通讯》【年(卷),期】2018(044)012【总页数】2页(P76-77)【关键词】光固化涂料;组成;发展;应用【作者】王文静【作者单位】兰州工业研究院,甘肃兰州 730050【正文语种】中文【中图分类】TQ630由于化学工艺技术的快速发展,紫外线固化技术也得到了极大的发展,并在许多领域实现了应用。
但是现在还是有很多人在使用传统的UV固化涂料,一般情况下,传统的UV固化涂料使用的是丙烯酸酯类活性稀释剂,这种化学物质会严重影响到居住者的健康。
新型的水性UV固化涂料将传统UV固化涂料和新型UV固化涂料的各自优势结合起来,能够更好地做到对人体和环境无害、不易燃烧等安全优势,因此水性UV固化涂料在最近十年内得到了非常快速的发展,并且已经成为了涂料发展的一个主要趋势。
1 水性UV固化涂料的优点1)可以用水代替传统UV固化涂料中的活性稀释剂,能够很容易调节涂料的粘度,并解决VOC以及毒性、刺激性的问题。
2)水性UV固化涂料能够应用于各种涂装设备,并且对设备没有任何危害。
3)涂抹水性UV固化涂料可以使用涂布进行,安全方便,降低使用成本。
4)使用水性UV固化涂料的设备和容器能够使用水性清洗液进行清洗。
5)水性UV固化涂料可以克服传统UV固化涂料中涂料硬度高和柔韧性差的缺点。
尽管水性UV固化涂料的发展越来越快,但是还是有着非常明显的缺点。
水性UV涂料的研制与应用系(分院):×××专业班级 : ×××学生姓名:×××学号:×××指导教师:×××2012年6月2日星期六目录前言: (3)1 水性UV涂料的特点 (3)1.1 水性UV涂料比较传统固化涂料 (3)1.2 水性UV涂料用树脂 (4)2 水性UV涂料的组成 (4)2.1 低聚物 (4)2.1.1 聚氨酯丙烯酸酯(PUA) (5)2.1.2 环氧丙烯酸酯(EA) (6)2.1.3聚酯丙烯酸酯类(PEA) (7)2.1.4 丙烯酸酯化聚丙烯酸酯 (7)2.2光引发剂 (7)2.3助剂 (8)3水性UV涂料的应用 (8)3.1应用于木材 (8)3.2应用于塑料 (8)4 结语 (9)毕业论文摘要:本文介绍了水性UV涂料对比传统固化涂料的特点;详细的阐述了水性UV涂料的各种组成组分;对近几年水性UV 涂料的主要应用领域进行了总结,并分析了水性UV 涂料最新的研究进展与发展趋势。
关键词:水性UV涂料、低聚物、光引发剂、应用前言:由于UV 涂料的绿色环保与高效率,使得该技术在世界范围内获得了广泛重视,并获得快速增长,其应用领域越来越宽广。
紫外光(UV)固化涂料是一种高效、节能、环保的新型涂料[1-3],传统UV 涂料采用活性稀释剂调节流变,造成涂料具有强烈的刺激性气味,并对涂膜的物理性能产生不良影响。
水性UV 固化涂料基本不使用活性稀释剂,避免了由之引起的固化收缩,成为UV 固化涂料发展的新方向。
1 水性UV涂料的特点1.1 水性UV涂料比较传统固化涂料水性UV 涂料虽然不是100%固体含量的高固体分涂料, 但却在许多方面具有普通UV 涂料所不具有的优势:(1)低粘度, 因为水起到了稀释作用(2)降低了涂料的燃、爆等级。
可以喷涂而不必担心危险, 因为水不会燃爆, 而普通UV 涂料有一定闪点, 需注意喷涂环境和通风。
水性光固化材料的研究进展辐射固化指紫外光(UV)和电子束(EB)固化的材料表面处理技术。
1968年德国拜耳公司率先开发成功光固化木器涂料,光固化技术由此实现了产业化,在不到40年时间里全球发展势头迅猛,应用领域不断扩大、形全新材料的产业。
UV/EB固化技术已成为被誉为面向21世纪的绿色工业新技术。
我国光固化材料始于上世纪70年代初,到90年代开始工业生产、90年代末初步形成一个新的产业,目前已成为仅次于美、日的光固化原材料和产品生产大国,光固化原材料中活性稀释剂和光引发剂已大量出口,特别是光引发剂已是世界最大的生产国和出口国。
光固化材料进一步吸引着国内业界目光,哪么它有什么原材料组成或曰制备?水性U V固化材料是由水性低聚物、光引发剂、助剂和水组成,其中水性低聚物和光引发剂是最主要的成份。
水性低聚物是水性光固化材料最重要的组成,它决定了固化膜的力学性能,如硬度、柔韧性、强度、耐磨性、附着力、耐化学药品性等,也影响光固化速度。
水性低聚物从结构上看,一要具有可以进行光聚合的基团,如丙稀酰氧基、甲基丙烯酰氧基、乙烯基、烯丙基等,由于丙烯酰氧基固化速度最快,所以主要为各类丙烯酸树脂;二要分子链上含有一定数量的亲水基团,如羧基、羟基、氨基、季胺基、醚基、酰胺基等。
目前水性低聚物一般制备大多在原油性低聚物中引入亲水基团,如羧基、季胺基、聚7,-醇链等方式,使油性低聚物转变成水性低聚物。
水性光引发剂光固化材料的重要组成,它决定了光固化材料的固化速度。
对水性光固化材料,它要求光引发剂与水性低聚物相容性好,在水介质中光活性高、引发效率高,同时与其他光引发剂要求一样低挥发性、无毒、无味、无色等。
用于水性光固化材料的光引发剂可分为水分散型和水溶性两大类,目前常规光固化材料所用光引发剂大多为油溶性的,在水中不溶或溶解度很小,不适用于水性光固化材料,所以近年来水性光引发剂的研究和开发也成为热门课题,并取得了可喜的进展。
不少水性光引发剂是在原来油溶性光引发剂结构中引入阴离子、阳离子或亲水性的非离子基,使其变成水溶性;或将油溶性光引发剂变成稳定的水乳液或水分散体。
水性UV涂料一、水性UV涂料的概述中文全称:水性聚氨酯紫外光固化涂料。
UV就是紫外线(Ultra-Violet Ray)的英文简称. 工业用的UV 波长以200nm 到450 nm为其应用范围。
用UV 来照射"UV 照射可硬化的材料" 而使它硬化的制程, 我们称之为"UV Curing Process" .UV涂料可通过浸涂、淋涂、漆涂、旋涂,甚至真空涂等方法涂布后,再经紫外线光子照射而固化成膜。
顾名思义,UV 涂料的固化是和UV光的照射分不开的。
这种技术起源于70年代的国际涂料市场,是一种全新的绿色技术。
利用该技术生产的紫外光固化涂料,简称UV涂料。
20世纪末,UV固化涂料开始流行于西方、日本等地,是一种代表时尚的涂料品种。
最早应用于手机、DVD、随身听外壳的表面涂装处理,后来其应用领域现进一步扩展到化妆品、电视机及电脑等家用电器领域。
水性UV光固化涂料具有不含挥发性有机化合物(VOC),对环境污染小,固化速度快,节省能源、固化产物性能好、适合于高速自动化生产等优点。
而传统涂料易挥发、固化速度慢,不利于环境保护。
因此,水性UV涂料是传统涂料的主要替代品。
二、水性UV涂料的组成水性紫外光(UV) 涂料一般由齐聚物、光引发剂、稀释剂(水)和其他助剂组成。
水性UV固化涂料不含单体,仅以水作稀释剂,因此基体树脂的结构决定光固化膜的基本性能。
光引发剂对光固化过程起着重要作用,也影响着固化膜的最终性能。
三、水性UV涂料的制备以55%~65%的丙烯酸酯乳液,1.0%~1.5%的光引发剂,10%~15%的填料,2.0%~3.0%的增稠剂,2%~5%的助剂用量,8%~10%的异丙醇,10~15%的去离子水。
制备时:先将水、异丙醇、1/3的丙烯酸酯乳液加到搅拌釜中,然后加消泡剂、润湿剂、流平剂、分散剂及用水稀释的增稠剂,调至适当黏度时,在高速搅拌下缓慢加粉料和滴加光引发剂,在1000r/min下高速分散30分钟以上,然后在600r/min下将剩余的乳液加入到釜中,加入剩余的增稠剂调节体系黏度。
水性光固化涂料的研究和应用水性光固化涂料是一种新型绿色涂料,由于其良好的环保性、无毒无味、高效节能、色泽鲜艳等优点,在现代工业生产、建筑装修、家具制造等领域得到了广泛应用。
一、研究现状随着环保意识的高涨和国家对环境保护的要求不断提升,水性光固化涂料的研究发展越来越深入。
当前,水性光固化涂料研究主要集中在以下几个方面:1. 材料开发。
水性光固化涂料的耐候性、耐刮擦性、抗磨损性等性能需要不断提高,因此材料的开发和改进是研究的重点。
2. 光固化技术。
光固化技术是水性光固化涂料的核心技术,现在主要采用紫外线和LED光固化技术。
3. 涂装工艺。
水性光固化涂料的涂装工艺涉及到喷涂、滚涂、刷涂等多种技术,如何在不同材料上实现最佳涂装效果是研究的难点之一。
二、应用前景1. 工业生产。
水性光固化涂料以其高效节能、无毒无味等优点成为工业生产中替代溶剂型涂料的首选。
2. 建筑装饰。
水性光固化涂料能在墙面、地面等不同材质上实现平滑、美观的效果,适合多种建筑内外墙装修。
3. 家具制造。
水性光固化涂料的环保性能满足了现代家居环保素质的要求,而且造型更灵活、颜色更鲜艳,广泛应用于家具制造业中。
三、现实难点1. 技术瓶颈。
目前紫外线和LED光固化技术还没有实现充分发展,需要不断提高技术性能和稳定性。
2. 配套设备不足。
相比于传统溶剂型涂料,水性光固化涂料需要新型设备的支撑和配套,但大部分厂家的设备还没有跟上。
3. 价格更高。
相较传统涂料,水性光固化涂料价格更高,目前还不利于大规模推广应用。
四、未来展望1. 离线涂装技术。
离线涂装技术能够解决水性光固化涂料涂装后需要等干燥的时间问题,可实现即涂即用。
2. 涂装后处理技术。
涂装后处理技术可以使水性光固化涂料的硬度、高光度和柔韧度等性能得到进一步提升。
3. 价格下降。
随着技术的不断提高,生产成本的降低会使水性光固化涂料价格更加亲民化,从而推动其市场地位的提升。
总之,随着社会对绿色环保的关注度不断提高,水性光固化涂料作为一种新型绿色涂料,在未来的研究和应用中,将会有越来越重要的地位。
水性光固化涂料的应用及研究进展金养智(中国感光学会辐射固化专业委员会,北京100085)摘要:水性光固化涂料是一种新型的光固化涂料,本文简述了其特点、水性UV树脂、水性光引发剂和水性光固化涂料的应用及研究进展。
关键词:光固化;UV固化涂料;水性树脂;光引发剂;低聚物0引言辐射固化指紫外光(UV)和电子束(EB)固化,是一种先进的材料表面处理技术。
它是利用UV/EB引发具有化学活性的液态材料快速聚合交联,瞬间固化成膜。
自1968年德国拜耳公司首先开发了光固化木器涂料,光固化技术实现了产业化,至今还不到40年,但其在全球发展势头迅猛,应用领域不断扩大,形成了一个新的产业。
在2004年5月召开的北美辐射固化国际会议,UV/EB固化技术被归纳为具有“5E”特点的工业技术:高效、适应性广、经济、节能及环境友好。
因此,UV/EB固化技术被誉为面向21世纪的绿色工业新技术。
在北美、欧洲和日本等发达国家和地区,从事UV/EB生产的企业发展迅速,已形成具有一定市场规模的产业,其中UV固化约占95%,EB固化约占5%,见表1。
我国光固化材料开发始于20世纪70年代初,到90年代开始工业化生产;1993年成立辐射固化分会,现为中国感光学会辐射固化专业委员会;到20世纪末国内初步形成一个新的产业,并进入快速发展阶段。
近几年虽遭受石油价格上涨和丙烯酸反倾销导致不正常涨价的影响,但光固化产业仍不断发展和壮大。
到2004年,入网会员为313家,比1999年增长147%;光固化原材料总产量2004年达53193t,比1999年增长920%;UV配方产品总产量32590t,5年内增长205.2%(见表2)。
目前,我国已成为仅次于美国和日本的光固化原材料和产表1 北美、欧洲和日本辐射固化产品统计注:北美和欧洲为2002年统计数据,日本为2004年统计数据品的生产大国,光固化原材料中活性稀释剂和光引发剂已大量出口,特别是光引发剂已是世界最大的生产国和出口国。
发生物理和化学变化的高分子物质,常被用于涂料。
与传
水性聚氨酯高分子染料
高分子染料是通过一定的化学反应将染料分子引入高分子的主链或悬挂于侧链上而形成的有色高分子聚合物,它既具有高分子材料的高强度、耐溶剂、耐热、耐迁移、易成膜和可加工性等特性,又具有有机小分子染料对光的强吸收性和发色性能。
高分子染料除在特种涂料、纤维制品、塑料等工业领域具有重要的应用价值外,在液晶显示、电致发光材料、光敏材料、分离材料、激光信息材
4 抗菌载药水凝胶抑菌圈实验照片。
KH560改性对水性UV固化涂料力学性能的影响文章利用KH560作为改性剂,通过对KH560含量、烘箱温度和UV固化时间三个因素进行正交实验,找到能改善水性UV固化涂料力学性能的方法。
在KH560改性实验中,KH560的含量是主要影响因素。
通过正交实验对工艺参数进行处理后发现,当把烘箱温度固定为40°C,UV辐射时间固定为3min,KH560含量从0增加到3.0%的时候,水性UV固化木器涂层的硬度下降至H,附着力从3级提高至1级,附着力最佳。
标签:KH560;优化;性能水性UV固化木器涂料具有环保、快速固化和节能等优点,并且因此在木器工业领域得到了广泛应用[1]。
本次实验以此涂料为主要研究对象。
水性UV固化涂料存在力学性能较差等缺陷,严重影响了其在木器表面的应用。
KH560硅烷偶联剂是一种具有特殊结构的低分子有机硅化合物[2]。
硅烷偶联剂的粘度及表面张力低,润湿能力较高[3],能均匀地分布在涂层表面[4]。
本章通过KH560改性水性UV固化木器涂料,通过正交实验对配方组成、固化条件等工艺参数进行优化,力图改善水性UV固化木器涂层的力学性能。
1 实验部分1.1 材料与实验设计在当前实验中所有试剂都是没有加工过的分析纯。
水性UV固化木器涂料由江苏省连华木材有限公司提供。
改性剂KH560由南京化学试剂股份有限公司提供。
基材选用表面涂有底漆的木质基板,规格:100mm×100mm×5mm。
1.2 涂层制备首先将水性UV固化涂料倒出一定量放在一次性纸杯里,以便于改性实验的进行。
再用天平分别量好预设计好的KH560和水性UV固化涂料的量,然后将KH560预设计好的量加入水性UV固化涂料中,用玻璃棒混合搅拌均匀,最后将改性好的水性UV涂料倒在平整的表面涂有底漆的木质基板上,用玻璃棒将涂料在木质基板上涂均匀。
然后将涂饰过的板子先在烘箱中干燥30min,烘箱温度设定为40°C-50°C,之后需要进行辐射固化,这一操作需在UV固化机中进行。
水性光固化涂料研究进展姚永平;崔艳艳;董智贤;刘晓暄【摘要】Waterbome UV - curable coatings is a novel type of environmental friendly coatings. It combines many advantages of the traditional UV - curable technology and the waterborne coatings technology, which has become an active research focus. This paper reviewed the characteristics, composition, functions and basic performances of waterborne UV - curable coatings. Compared to the traditional oil - based UV -curable coatings, the waterbome UV - curable coatings showed the most prominent advantage which gave a fundamental solution to the contradiction between hardness and flexibility of the traditional UV - cured coatings. The paper focused on the classification, the development and research progress of waterbome UV -curable resin and photoinitiator. In addition, the application and development trend of waterbome UV - curable coatings were discussed. The existing problems of waterbome UV - curable coatings and improvement were also pointed out.%光固化水性涂料是一种新型环保涂料,它综合了传统UV固化技术和水性涂料技术的许多优点,近年来已成为非常活跃的研发领域.本文综述了水性光固化涂料的特点、组成、作用、基本性能,与传统油性光固化涂料相比,最突出的优点就是从根本上解决了传统光固化涂料硬度和柔韧性之间的矛盾.本文重点讨论了水性UV树脂、水性光引发剂的分类以及发展状况和研究进展,并介绍了水性光固化涂料的应用现状与发展趋势,同时指出了该技术存在的主要问题和改进方向.【期刊名称】《涂料工业》【年(卷),期】2011(041)008【总页数】6页(P74-79)【关键词】UV固化涂料;水性树脂;水性光引发剂;柔韧性;硬度【作者】姚永平;崔艳艳;董智贤;刘晓暄【作者单位】广东工业大学材料与能源学院高分子材料与工程系,广州510006;广东工业大学材料与能源学院高分子材料与工程系,广州510006;广东工业大学材料与能源学院高分子材料与工程系,广州510006;广东工业大学材料与能源学院高分子材料与工程系,广州510006【正文语种】中文【中图分类】TQ630.4紫外光固化技术是20世纪60年代开发的涂料涂装新技术,具有快速固化、节能省时、低溶剂释放、固化温度低、设备体积小、投资低等优点[1-3]。
水性光固化涂料研究进展
发表时间:2018-12-26T10:31:36.900Z 来源:《防护工程》2018年第24期作者:康森[导读] 光固化水性涂料作为一种绿色环保的新型涂料,既响应环保号召,又满足人们对高品质生活的需求
康森
PPG涂料(天津)有限公司天津 300457 摘要:光固化水性涂料作为一种绿色环保的新型涂料,既响应环保号召,又满足人们对高品质生活的需求,近年来得到大力发展。
光固化水性涂料要求树脂分子同时具备:1)树脂分子在紫外光的作用下,从液态转化为固态;2)树脂分子能够溶于水或以水作为分散介质,这就要求树脂分子中须含有一定数量的不饱和基团和强亲水基团。
基于此,本文主要对水性光固化涂料研究进展进行分析探讨。
关键词:水性光固化涂料;研究进展
1、前言
传统的光固化涂料不能使用相对分子质量过高的低聚物作为主体树脂,同时要加入相对分子质量较低的活性稀释剂,因此难以兼顾硬度和柔韧性。
而水性光固化涂料体系是水分散性树脂体系,其黏度与低聚物的相对分子质量无关,只与固含量有关,因而在涂料配方中可使用相对分子质量较高的低聚物,同时又不必加入低分子的活性稀释剂,从根本上解决了高硬度与高柔韧性之间的矛盾。
2、光固化水性涂料的分类和组成
光固化水性涂料的分类方法很多,常见的分类有如下几种:按其固化机理分类可分为自由基光固化体系和阳离子光固化体系两大类,按其使用的光引发剂可分为水溶性体系和水分散性体系两大类,还可以根据其固体含量高低[6]和是否含多官能团丙烯酸酯(MFAs)等来进行分类。
光固化水性涂料体系由水性UV树脂或预聚体、光引发剂、助剂和水组成。
其中水性UV树脂或预聚体是体系中最重要的组分,预聚物的分子结构、相对分子质量、官能团密度、Tg等直接影响着涂膜的硬度、强度、黏附性、柔韧性、耐磨性、耐水性、耐候性、耐腐蚀性等综合性能,预聚物还对光固化速度有很大影响。
目前,常见的水性UV树脂主要分为以下几类:水性不饱和聚酯、水性聚氨酯丙烯酸酯、水性环氧丙烯酸酯、水性聚酯丙烯酸酯、水性丙烯酸酯化聚丙烯酸酯。
2.1水性不饱和聚酯
水性不饱和聚酯是较早用于UV固化水性涂料的原料之一,其合成方法是通过传统的多元醇和多元酸缩聚反应得到,为使聚合物具有亲水性,通常在不饱和聚酯分子链上引入亲水基团,如聚乙二醇、偏苯三酸酐或均苯四酸酐等。
水性不饱和聚酯涂料成本较低,但是其光固化速度较慢,综合性能不及其他水性光固化涂料,导致其应用受到局限。
2.2水性聚氨酯丙烯酸酯
水性聚氨酯丙烯酸酯(WPUA)涂料是目前应用最广泛的UV固化水性涂料之一,兼具聚氨酯和丙烯酸酯二者的优点,具有良好的柔韧性、抗冲击性、抗张强度、耐腐蚀性、耐磨性、耐候性、附着力及手感等综合性能,其最大的特点是可通过分子设计、控制软硬段比例、控制双键和亲水基团含量,来调节预聚物的综合性能。
WPUA一般是以二异氰酸酯作为硬段、聚酯二元醇或聚醚二元醇作为软段、含亲水基团的二元醇(如二羟甲基丙酸)作为扩链剂、丙烯酸羟基酯作为封端剂,通过多步缩聚反应制得。
研究者通过将双羟基丙烯酸酯(PEDA)接枝到聚氨酯侧链,再用单羟基丙烯酸羟乙酯(HEA)进行封端,得到了一种新型UV固化水性聚氨酯丙烯酸酯。
这种方法大大提高了聚合物的双键含量,可方便地控制聚合物侧链及主链上的碳碳双键含量,进而控制固化膜的性能。
测试表明:固化膜的热稳定性随碳碳双键含量的提高而提高。
研究者通过原位聚合法制备出无溶剂型聚氨酯丙烯酸酯(PUA)复合乳液,并用氮丙啶对其进行改性,结果表明:氮丙啶与PUA分子链上的羧基发生开环反应,增大了分子的交联密度,改性后的树脂综合性能增强,尤其是防腐性能。
刘棚滔等[14]用异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丙酸(DMPA)和二乙醇胺合成超支化聚氨酯核,然后用IPDI、聚醚二元醇、DMPA、1,4-丁二醇和丙烯酸羟乙酯合成线性聚氨酯,并将其接枝到超支化聚氨酯核上,最后加入丙烯酸酯,成功制备出稳定性较好的超支化聚氨酯丙烯酸酯共聚乳液。
2.3水性环氧丙烯酸酯
水性环氧丙烯酸酯是目前用量最大的UV固化水性低聚物之一。
它具有原料价格低、拉伸模量高、涂膜硬度高、附着力好、光泽度高、耐化学品性能好、电绝缘性和热稳定性良好等优点,但也存在脆性和耐黄变性能差等缺点。
通常由(甲基)丙烯酸与环氧树脂酯化后制得环氧丙烯酸酯,利用环氧丙烯酸酯中的羟基与酸酐(如顺酐、偏苯三酸酐、均苯四酸酐等)反应从而引入羧基作为亲水基团,再用有机胺中和得到水性环氧丙烯酸酯树脂。
研究者以丙烯酸和马来酸酐为改性剂,以双酚A型环氧树脂为基体,以正硅酸乙酯为前驱体,以γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷为偶联剂,制得一种新型改性的水性环氧丙烯酸酯(WEA)/纳米SiO2溶胶复合材料,试验结果表明,固化时间为40s,最大固化度达到了88%的凝胶含量,纳米硅溶胶的加入改善了WEA树脂的热稳定性和阻燃性。
2.4水性聚酯丙烯酸酯
水性聚酯丙烯酸酯(WPEA)是水性光固化体系中较为常见且价格低廉的低聚物。
它容易制备,具有色泽浅、光泽度高、柔韧性好、涂膜丰满等优点,其最大的特点是具有较低黏度,常用于丝印油墨和罩光清漆。
WPEA是由相对分子质量较低的聚酯二醇经丙烯酸酯化制得,一般由聚酯端羟基与丙烯酸酯化或由聚酯端羧基与甲基丙烯酸缩水甘油酯反应而得。
2.5水性丙烯酸酯化聚丙烯酸酯
水性丙烯酸酯化聚丙烯酸酯具有价廉、易制备、耐黄变、光泽度好、涂膜丰满、附着力好等优点,一般通过含有特定基团的单体与丙烯酸系单体共聚,再与丙烯酸系单体反应,从而制得水性丙烯酸酯化丙烯酸酯。
常用丙烯酸共聚引入羧基,用甲基丙烯酸-β-羟乙酯或(甲基)丙烯酸缩水甘油酯共聚引入羟基或环氧基从而进一步引入丙烯酰基团。
但由于共聚过程中双键被消耗,其光固化活性较差。
3、光固化水性涂料的发展和应用 3.1光固化水性涂料的发展
为了适应不同产品需求,提高光固化水性涂料综合性能,许多学者对UV固化水性树脂作了大量改性研究,开发出一系列新型树脂体系。
目前光固化水性涂料发展方向主要有以下几个体系:超支化体系、双重固化体系、有机-无机复合体系、环氧丙烯酸酯-聚氨酯丙烯酸酯复合体系、环氧豆油丙烯酸酯体系等。
这些新体系的开发,极大地改善了原有树脂的缺点,有利于光固化水性涂料应用在不同需求的产品上。
3.2光固化水性涂料的应用
随着学者们对光固化水性涂料不断深入研究,越来越多性能优异的树脂被开发,光固化水性涂料的应用领域也被大大拓宽。
目前,光固化水性涂料广泛应用于纸上光油、木器清漆、水性UV金属漆、塑料清漆、丝印油墨、电沉积光致抗蚀剂、水显影型光成像阻焊剂、凹印油墨、柔印油墨、UV喷墨油墨、皮革涂料、织物涂料等众多领域。
随着发展的要求,光固化水性涂料还将应用于更多领域,它将大大提高我们的生活品质。
4、结语
光固化水性涂料最大的优点是绿色环保、黏度可控、预聚物结构可设计,然而也存在着许多问题制约其应用,如对基材润湿性差、耐水性差、耐洗涤性差、贮存稳定性差、光固化过程中有小分子残留、光引发剂种类少、干燥除水过程繁琐、成本高于其他涂料产品等。
未来光固化水性涂料发展亟须围绕解决上述不足来进行,不断地扩展其应用领域,尤其是降低成本、提升性能、解决除水困难,一旦获得突破,将直接增大光固化水性涂料的市场份额。
参考文献:
[1]姚永平,崔艳艳,董智贤,等.水性光固化涂料研究进展[J].涂料工业,2011,41(8):74-79.
[2]尹宪立.UV光固化涂料及其研究进展[J].涂料技术与文摘,2013,34(8):3-5.
[3]陈浩锦,刘晓国.水性UV树脂的研究进展[J].表面技术,2014,43(2):142-149.。