水性UV固化涂料的特点及应用

2007/8/10 15:04:24

UV固化涂料技术与水性涂料技术的结合突出了环保和高效的特点，与油性UV固化技术相比，水性UV固化涂料有如下特点： ①可通过加入水或传统的增稠剂、流变助剂等，以调节涂料的黏度和流变性能。 ②具有潜在的无害喷涂的应用前景。 ③由于丙烯酸酯单体的用量大大降低，使体系的毒性和刺激性大大降低。 ④设备易用水清洗。 ⑤降低了涂料的易燃性。 ⑥有可能达到零VOC。 ⑦可得到超薄固化膜。 ⑧可降低固化膜的收缩率，提高固化膜对底材的附着力。当然，在将UV固化技术与水性涂料技术结合，得到两者优点的同时，也会得到两者的缺点，比如必须将水除去，所以会消耗较多能量；水的表面张力会带来润湿性方面的问题；水会对自由基聚合产生阻聚作用；三维固化较难等。低固含量配方用于非吸收性底材时，一般需经干燥除水后方能UV固化，削弱了UV固化效率高的优点。但高固含量配方用于吸收性底材时，则无须除水步骤，可直接UV固化。水性UV固化涂料可分为水溶性和水分散性两大类，也可按是否含MFAs（多官能丙烯酸酯）和固含量高低分类。高固含量的水溶性UV固化体系的固含量可达90%以上，少量水分用以降低黏度。这一类涂料在固化以后涂层的耐水性较差，不适合于木制品的涂装。水分散性UV固化涂料主要是指乳化分散体系（包括外乳化型和自乳化型）。这种体系大都含有丙烯酸酯基团。相对于水溶性UV固化涂料，UV固化乳液的固化膜耐水性较强，应用前景较好。水性UV固化涂料一般由含不饱和官能团的基料树脂、表面活性剂或其它分散稳定剂、光引发剂、MFAs等组成。（1）基料树脂固化膜的性能主要由基料树脂决定。UV固化水性涂料的基料多以常见树脂进行不饱和官能化而得。常见的官能化基料树脂有：丙烯酸酯化硝化纤维素；聚氨酯丙烯酸酯；聚酯丙烯酸酯；聚醚丙烯酸酯；环氧丙烯酸酯和丙烯酸酯化丙烯酸树脂等六类。其中，聚氨酯的综合性能较佳，它通常可以制成水溶胶分散型。研究表明，将聚氨酯丙烯酸酯与丙烯酸官能化的丙烯酸树脂应用接枝、杂化等技术，可增强两种树脂的相溶性，提高涂料性能价格比。（2）表面活性剂外乳化型水性UV固化涂料须使用表面活性剂，阴离子表面活性剂，尤其是长链脂肪酸与长链烃磺酸的铵盐常用作水性涂料的表面活性剂。采用可聚合性的表面活性剂是最有前景方法，使之与UV固化交联过程而固定在固化膜中。（3）光引发剂光引发剂是涂料膜能否进行UV固化的关键。对于UV固化水性涂料，光引发剂应重点考虑以下几点。 ① 与水性化树脂高度相容，分散性好，不仅在湿体系中要相容，更关键的是在固化前的干膜中分散均匀。 ② 具有低的水蒸气挥发度（随水分蒸发而一起挥发的程度）。 ③ 在水相中有较高的反应活性。 ④ 黄变性较小。目前在配方上得到广泛应用的水溶性光引发剂种类不多，水中溶解度为1.7%的Darocure2959等少数几种水溶性光引发剂被广泛接受。关于水溶性光引发剂，当前的基础研究报道多于应用。 UV固化水性涂料可用作塑料清漆、罩印清漆、光聚合物印刷版、丝网印刷油墨、凹版及平板印刷油墨等。许多高品质的印刷都采用多色叠印工艺，涂层的底干膜重指标很重要，低固含量的UV固化水性涂料能满足这一要求，UV固化水性涂料在木材涂饰行业亦有较高的应用价值。

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