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1、UV固化竹木基涂料的研制江梅,王德海,马家举,张学才,江棂(淮南工业学院,安徽淮南232001)摘要:研制了用于竹木基的UV固化涂料,包括环氧丙烯酸酯类预聚物合成、涂料的配制,对影响涂料的颜色、附着能的因素进行了讨论,提出了获得较高品质的UV固化竹木基涂料的方法。关键词:紫外光固化;涂料;竹木1前言在我国,以竹木地板涂料为代表的UV固化竹木基涂料已成为UV固化涂料的一个最大市场,据统计[1],2000年的用量已近5kt。这种涂料有多种不同工艺和用途的系列产品。[2,3]。一般分为底层和面层两大类。其中面层涂料按涂覆工艺又可分为淋涂、辊涂、喷涂等数
2、种;按光泽又分为高光、亚光等多种类型。本文针对在研制此类涂料过程中遇到的问题进行了讨论,并提出了改进此类涂料性能的方法。2实验部分2.1环氧丙烯酸酯预聚物的合成2.1.1主要原料环氧树脂,Epon828,荷兰壳牌;丙烯酸,北京东方化工厂;己二酸,法国进口;N,N-二甲基苄胺,苏州苏德化工有限公司;2,6-二叔丁基对甲酚,南京德业公司。2.1.2合成工艺反应釜(不锈钢,电加热,带冷却水盘管)中投入计算量的环氧树脂,加热并搅拌,至约100℃后,加入已预溶入催化剂和部分阻聚剂的丙烯酸,以丙烯酸加入的速率控制温度在100～110℃之间,反应至酸值于pH3
3、为止。(此处合成的预聚物主要用于面层高光泽涂料的配制。若用于配制面层亚光或底层涂料,则用己二酸部分代替丙烯酸改性,以得到较高分子量的改性环氧丙烯酸酯。)反应产物冷至约80℃后,加入部分活性稀释单体并搅匀,从釜中放出备用或直接用于配制涂料。2.2涂料的配制2.2.1主要原料环氧丙烯酸酯,自制;活性稀释单体:TPG-DA,TMPTA,HDDA,天津天骄科技工业发展有限公司;光引发剂:二苯甲酮,651,1173,江苏靖江宏程化工厂;阻聚剂:2,6-二叔丁基对甲酚,南京德业公司;流平剂:BYK-307,德国BYK公司上海办事处;消光剂:GASIL?UV5
4、5C,润湿剂:EFKA-4010,毅捷化工有限公司上海代表处;滑石粉(>2000目),安徽滁州格锐矿业有限公司。2.2.2面层涂料的配制以不加消光剂的高光泽面层涂料为例,配方见表1。表1面层涂料配方为消光,需加入消光剂,其加入量因对光泽度的要求不同而异。消光剂加入前必须用润湿剂充分润湿后,再用高速搅拌机分散于涂料中。2.2.3底层涂料的配制底层涂料包括用于填充竹木基材孔隙用的填料。常用的填料有滑石粉、轻质碳酸钙、重晶石等。选用重晶石利于打磨,滑石粉利于填充,而选用碳酸钙则可兼顾填充性和经济性。本研究用滑石粉,具体配方见表2。表2底层涂料配方2.3
5、性能测试淋涂工艺的面层涂料和涂膜的主要性能测试结果见表3,底层涂料和涂膜主要性能的测试结果见表4。3结果与讨论3.1预聚物合成3.1.1阻聚剂的种类及用量对涂料颜色影响竹木基用UV固化涂料的预聚物应当无色或基本无色,这样才可能方便涂料的配制。经验证明,阻聚剂的种类和用量对于能否得到无色或基本无色的预聚物十分重要。在选择阻聚剂时,必须考虑可能导致黄变的原因[4,5]:当某组分在反应釜的高温条件下结构发生变化,即由无色基团变为带色的基团后,就可能发生黄变。对环氧丙烯酸酯的合成来说,酯类物质的生成可能是导致黄变的重要原因。使用对苯二酚作为阻聚剂,就产生
6、严重的黄变,改用了2,6-二叔丁基对甲酚后,在适宜的温度下,获得了几近无色的预聚物。除了阻聚剂种类外,阻聚剂的用量也是十分重要的。过少易导致凝胶化,过多则会产生黄变,一般以0.1%～0.3%为宜。表3淋涂面层涂料和涂膜主要性能表4底层涂料和涂膜主要性能3.1.2催化剂的选择合成预聚物时,可能发生3类反应:环氧树脂与丙烯酸的酯化反应、带双键的环氧丙烯酸酯的聚合反应以及尚未酯化的环氧树脂的开环聚合反应。3类反应中第一类是所期望的,而第二类和第三类反应则应防止出现,否则在反应釜中可能出现固化的现象。加入阻聚剂是为防止第二类反应的发生。为防止第三类反应即
7、环氧树脂的开环聚合,催化剂种类和用量的选择特别重要。环氧树脂与丙烯酸酯化反应中常用的催化剂多为胺类化合物[6]。但不同胺的催化性能相差很大,一般的规律是叔胺>仲胺>伯胺。常用的催化剂有三乙胺、三乙基苄基氯化铵、N,N-二甲基甲胺、N,N-二甲基苄胺、N,N-二甲苯胺;苄基三甲基氢氧化氨三乙胺等。在选择催化剂及其用量时,应特别注意的是,所选择的催化剂应是酯化反应的良催化剂,同时又应是环氧树脂的不良固化剂。经大量试验,最终选择N,N-二甲基苄胺为催化剂,用量占预聚物总量的0.1%～0.3%。除催化剂外,控制适当的反应温度也是既保证酯化反应顺利进行,又
8、防止凝胶化出现的另一个关键因素。适合的反应温度在100～110℃之间。3.2固化膜的性能3.2.1附着力与金属或塑料基材相比,UV涂料对
