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浅析水性UV涂料基本性能及未来发展方向

    1、水性UV涂料的基本性能和优势

    1.1水性UV涂料的基本性能

    水性UV涂料主要包括水性UV树脂、光引发剂、助剂以及着色涂料。在所有成分中,对水性UV涂料性能影响最大的是水性UV树脂,水性UV树脂的性能影响了涂料表面固化膜的强度、耐腐蚀性以及固化的灵敏度[1]。水性树脂还受光引发剂的影响,在光引发剂的影响下水性树脂可以在光照情况下发生固化。因此,光引发剂也是水性UV涂料的重要组成部分,对光引发剂未来的发展需求是可聚合、大分子。

    1.2水性UV涂料的优势

    1.2.1可自行调节涂料粘度,无需稀释单体,消除了传统涂料中的毒性和刺激性。

    1.2.2可适当添加流变助剂降低涂料体系粘度,便于涂装工艺的进行。

    1.2.3当涂布为塑料等材质时,可使用水作为稀释剂以提高涂料与涂布的粘附性。

    1.2.4提高了涂料固化前的防尘、防刮伤能力,提高了涂料的光洁度。

    1.2.5固化膜超薄。

    1.2.6涂装设备易清洗。

    1.2.7水性UV涂料具有良好的阻燃性能。

    1.2.8由于不使用低分子活性稀释剂,因此,可以兼顾柔韧性与硬度。

    2、水性UV涂料的发展历程

    2.1外乳化水性UV涂料

    外加乳化剂,提高了剪切力,解决了水分散性的问题。

    2.2非离子型自乳化水性UV涂料放弃外加乳化剂的方法,改为在聚合物中加入亲水结构,虽然同样解决了水分散性问题,但是降低了耐水性和耐腐蚀性。

    2.3离子型自乳化水性UV涂料在聚合物骨架上添加离子集团,提高聚合物的水溶性,同时使水性UV涂料的剪切性能更加稳定。

    3、水性UV涂料在不同领域的应用

    3.1木器

    在木器表面应用水性UV涂料中的清漆,使得木器的表面木纹更具有表现性,从而增加了木器的美感。由于水性UV涂料具有低毒性、低刺激性和快速固化性能,这就使水性UV涂料比传统涂料更适用于木器,而且水性UV涂料的涂抹柔软,对木器表面不易造成损伤。传统的涂料在用于木器表面时,通常受氧气影响,从而延长了固化时间,但是水性UV涂料有效的解决了这一问题。

    3.2纸张

    水性UV涂料还可以作为纸张上光油,上光油是一种覆盖在印刷品表面的液体,起到防水的作用,而且还能增加纸张的耐磨度和光泽度。目前我国最常使用的纸张上光油就是水性UV涂料,该涂料不仅具有极高的环保性能,而且在稀释涂料时使用水代替稀释溶剂,有效的降低了VOC含量,尽可能的降低了涂料对人体造成的伤害,便于纸张的回收利用,因此,水性UV涂料的发展前景是极为广阔的。

    3.3其他

    在水性UV涂料中添加适量的功能性烯类,这些功能性烯类会与活性聚合物发生反应,使固化膜表面分子发生重排,从而在涂料固化膜的表面就会出现某些图案。由于聚合物的结构不同,使得出现的图案也有所差异,但是,通过控制聚合物的结构可以对图案的种类进行控制,为涂料的发展提供了新的思路,可以将该技术应用于外观装饰和防伪方向。另外,该技术还可以应用于电子材料和分子设计等方面。除此之外,在水性UV涂料中加入适量的隔热添加剂,即可制得隔热涂料,该涂料呈无色透明状,隔热效果良好,并且具备良好的耐磨性、硬度以及防水性和耐腐蚀性。

    4、水性UV涂料的研究进展

    4.1引入功能基团

    在水性UV涂料的制备过程中,可以将功能性基团与聚合物骨架经过合成反应聚合在一起,常用的功能性基团有氟类和硅氧烷,这些功能性基团的添加可以有效的降低固化膜的表面张力,并且有利于涂料和涂布之间更好的贴合,增加了漆膜和基材之间的附着力。除此之外,由于硅氧烷等功能性基团均具有较强的疏水性能,这就使得漆膜也具备了一定程度的疏水性,有效的改善了传统材料易溶于水的性能,提高了漆膜的耐水性和耐溶剂性。

    4.2加强固化体系

    通常,水性UV涂料是较难发生固化的,尤其是用于有色体系或者涂层较厚时,这一现象更为明显。而且由于光引发剂的添加,使得水性UV涂料在紫外线照射下较容易固化,但是,当涂料用于较为复杂的器件上时,紫外线对水性UV涂料的照射不完全,这就使得部分涂料较难发生固化。因此,研究人员针对现状研发了水性UV涂料的多层固化体系,有效的解决了水性UV涂料的局限性,扩大了涂料的应用范围。

    4.3使用超支化体系

    由于水性UV涂料中含有较多羧基,该基团的相对分子质量较大,因此,水性UV涂料的粘度也就相对较大,降低了涂料的固含量,从而对漆膜产生了不利影响,降低了漆膜的光泽度和耐水性。因此,为了改善这一现象,研究人员在水性UV涂料中建立了超支化体系,通过大型官能团改善漆膜的耐水性,并且利用低聚物的结构特点降低体系粘度,提高漆膜的光泽度。

    综上所述,由于水性UV涂料组成材料的特殊性,使其与传统涂料相比,具备了独特的优势,因此,水性UV涂料被广泛应用于木器和纸张上光油等方面,由于水性UV涂料的发展尚不完善,研究人员仍在不断的改进完善水性UV涂料的性能,在涂料中添加功能性基团,并且建立多层固化体系,另外,在涂料中使用超支化体系,以上都是水性UV涂料未来的研究方向,通过对水性UV涂料进行不断的改良,使其具备更低的毒性,更大的硬度以及更加完美的光泽度。


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