环保水性紫外光固化涂料研究现状及应用

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1、环保水性紫外光固化涂料研究现状及应用姚伯龙杨同华罗侃栗利涛赵子千江南大学化学与材料工程学院江苏无锡邮编：214122摘要水性紫外光(uv)固化涂料技术因其符合环保、节能、清洁生产理念而成为当前国内外的研究热点。本文介绍了水性紫外光(UV)固化涂料技术特点、涂料的基本组成和分类以及应用领域；综述了水性UV涂料及预聚体、光引发刺、表面活性剂等的国内外研究现状；指出了当前该技术存在的问题。关键词水性紫外光固化涂料；现状；组成；应用水性紫外光(UV)固化涂料技术因其符合环保、节能、清洁生产理念而日益为人们所关注。uV固化涂料的优点之一是其不含溶剂，从而大大消除了有机挥发份

2、(VOC)对环境的污染，且以固化速度快、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。但是，由于所用的主要成分即低分子量的预聚物一般均具有较高的粘度，在使用前必须加入单体以调节其粘度和流变性，提高固化膜的性能等。通常加入一些反应性稀释剂及其它多官能团丙烯酸酯(MFAs)等，而这些活性稀释剂大部分具有毒性和刺激性对环境及人体健康有一定的损坏。而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，但由于其黏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。另一方面

3、，水性涂料已成为涂料发展的主要方向之一，其极易调节的低粘度和极低的VOC使之适合于喷涂。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。这样一方面可以消除紫外光固化涂料因挥发份导致的污染刺激等问题，另一方面也为水性涂料提供了一种新的固化手段，因而水性光固化涂料结合了传统UV固化技术和水性涂料技术两者的许多优点(1‘2】，成为极具开发、应用前景的新的涂料技术。1水性UV光固化涂料的组成光固化水性涂料的组成大体上包括水性UV树脂或预聚体(水性不饱和官能化基料树脂)、光引发剂及各种助剂(如表面活性剂或其他分散稳定剂、MFAs及湿润剂、流平剂、填料等)，着色

4、涂料还包括颜料。其中最重要的是水性UV树脂或预聚体，它决定固化膜的硬度、柔韧性、强度、黏附性、耐磨性、耐腐蚀性等，对uV固化的灵敏度也有影响。含不饱和官能团的水性树脂在光引发剂的作用下，经紫外光照射发生自由基聚合而固化(一些文献中也提到过水性体系中进行阳离子固化及自由基一阳离子固化)。不饱和树脂多以常见树脂进行不饱和官能化而得。这些树脂既可以是水溶性的(非离子型、阴离子型)，也可以是乳液或水溶胶。水性uV固化体系的另一个重要组分是光引发剂，其应与水性树脂高度相容。总的来讲，紫外光固化水性涂料仍于探索阶段，研制高效的光引发剂是要开展的主要课题【4。J。2水性UV光固

5、化涂料分类及特性水性光固化涂料的分类方法很多，最常见的是将其分为水溶性和水分散性两大类，也可按是否含MFAs·-——295．—-——和固含量高低分类。高固含量的水溶性光固化体系固含量可达90％以上，体系中的少量水分可用以降低体系的黏度。低固含量的水溶性光固化体系目前主要用于印刷工艺。水分散性光固化涂料体系主要是指乳液分散体系(包括外乳化型和白乳化型)，有时也指水溶胶分散体系，基料树脂上带少量亲水基团(离子型或非离子型)。相对于水溶性光固化涂料，乳液型光固化涂料固化膜的耐水性较强，应用前景较好。对含有MFAs的水性光固化涂料，通过仔细选择和设计各组分，能够得到所期望

6、的固化膜性能。采用MFAs与某些廉价的基料树脂(如官能化的丙烯酸树脂乳液)配用，往往能改善涂膜性能，同时可降低产品成本。MFAs的分子量较小时，其挥发性高，刺激性强，一旦在体系中用量较大时，则水性光固化涂料的低VOC优势将丧失，可以考虑选用某些低挥发性或低毒性的MFAs【1-31。3水性UV固化涂料的特点与传统溶剂型uV光固化涂料技术相比，水性光固化涂料主要有如下优点：(1)不必借助活性稀释单体来调节黏度，可解决VOC及毒性、刺激性的问题；(2)可以配制成粘度较低的体系，可用水或增稠剂、流变助剂等调节涂料的粘度和控制流变性能，便于喷涂、幕涂、滚涂、淋涂等多种涂装工

7、艺；(3)以水为稀释剂可降低固化膜的收缩率，有利于提高固化膜对底材的黏附性，可用于非吸收性底材如塑料的涂布；(4)易于得到光固化前的无粘性干膜保证固化膜的光洁度，简化了防尘操作；且固化前涂层已可指触，可堆放和修理，干膜的机械刮伤也易于修补；(5)可得到超簿型固化膜；(6)涂装设备、容器、工具等易于用水清洗；(7)具有阻燃性，大大降低了火灾的危险；(8)光固化水性涂料由于其体系的粘度与预聚物的分子量无关(只与固含量有关)，且不必加入低分子的活性稀释剂，从而解决了传统光固化涂料不能兼顾硬度和柔韧性这两者的闫题【l以J。4水性UV光固化涂料的应用领域光固化水性涂料的应用

8、领域还在不