水性紫外光木器涂料的研制

data-full-width-responsive="true"> 水性紫外光木器涂料的研制□ 彭钧浪，陶薇，徐芬，杨建谊(北京展辰化工有限公司，北京 101105)0 前言目前，随着环境保护的压力增大，各个国家对VOC的限制也越来越严，国内水性UV木器涂料发展也将面临新的发展阶段。环境的污染问题也是大、中、小型家具、木门企业面临的大问题，这个问题最终会影响一个企业的生存。自中国2001年11月10日被批准进入WTO之后，中国的国际贸易日益增多，对于国内的出口家具在质量及是否对环境污染及人体健康伤害等方面也是出口国家比较关注的问题，所以这也制约了很多大型家具企业的发展。目前随着国内木制品厂家生产工艺的提高以及广大消费者环保意识的增强，水性UV木器涂料因良好的环保性、固化速度快、耐摩擦性、耐化学性、硬度高等特点，其应用正以极快的速度向木门、家具行业发展。与UV涂料、水性涂料相比，水性UV涂料在性能上得到极大改善，气味比UV涂料低、硬度比水性木器涂料高，表面效果与施工方法有了明显的提高，解决了水性木器、UV光固化涂料在喷涂技术领域遇到的技术瓶颈。我国家具、木门企业的发展历史源远流长，但现代家具、木门在我国的发展却不能令人满意。当前，国内的生产企业多达4万多家，大多数中小企业未能走出粗线条生产、简单化造型、模仿化设计的窠臼，与先进的国家相比，成规模的大企业少，质量结构设计与工艺差距颇大，缺乏文化与个性，科技含量低，谈不上设计与品牌。家具中的质量问题主要体现在表面效果差，耐干热、湿热、耐酸碱、耐冷热、耐污染不能达到要求。如何提高涂料的质量，使用先进技术的涂料与工艺，适应家具、木门行业发展的任务是十分紧迫的。水性UV光固化涂料主要是指在紫外光照射下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。水性UV涂料是一种以氨基甲酸酯丙烯酸酯分散体为基料，能用于紫外光(UV)固化的水性涂料。其特殊结构具有以下特性：施工方便，效率高，特别适合工厂化的喷涂施工；清漆涂膜透明度高，光泽度低，良好的润湿流平性好，下线可堆叠，具有极好的附着力、抗刮伤性能；施工黏度高的情况下可用水稀释，无游离TDI，重金属含量符合欧盟标准EN 71-3，属环保产品，可用于办公、木门企业特别适合儿童家具涂装生产。1 试验部分11 试验材料(1)树脂：水性UV丙烯酸酯树脂、水性UV脂肪族聚氨酯丙烯酸酯；(2)稀释剂：去离子水；(3)光引发剂：1173、819；(4)助剂。12 试验设备(1)搅拌、分散机；(2)UV辊涂机；(3)铅笔硬度计；(4)百格刀；(5)紫外光固化机(1伽灯2汞灯)；(6)冷热循环机。13 试验配方131 基本配方本试验的配方，在没有特殊性能要求下，均按表1所示。132 树脂组成水性UV固化涂料从开发至今，水性UV树脂体系均从国外进口且性能上还存在一些弊端[1]，但是因近几年技术研发进步由于成本及改性的需要而引进了其他官能团树脂，这样就改变了水性UV树脂结构性能。目前，在全球应用最多的还是水性UV环氧丙烯酸酯和水性聚氨酯丙烯酸酯树脂。本试验采取不同树脂组成UV固化涂料，具体配方见表2。表2 采用不同树脂的UV固化涂料配方2 结果与讨论21 耐水性的基本概念木器涂料的耐水性，主要是指家具涂装完UV涂料暴露在户外环境条件下的力学性能如模量、强度、黏结性及光学性能(如保色保光)等。在空气和水(酸雨)的作用下，木器涂料的户外降解过程主要有光引发氧化降解、水降解、热能降解和高能辐射降解[2]。22 水性UV固化涂料的特殊性从理论上我们知道，由于光引发氧化降解、水解、热能降解、高能辐射降解是造成涂料表面性能的因素[3]。然而UV涂料的组成至少具备以下2点：光引发剂吸收的波长在200～400 nm范围；光引发剂产生的自由基有活性氢原子与之配伍(来自树脂或助剂)[4]。所以UV固化涂料从开始就存在着表面效果不佳的问题。水性UV涂料是一种以氨基甲酸酯丙烯酸酯分散体为基料，能用于紫外光(UV)固化的水性涂料[5]面漆涂膜透明度高、光泽度低、润湿性良好、流平性佳，下线即可堆叠，具有极好的附着力、抗刮伤性能。用水稀释，无游离TDI，重金属含量符合欧盟标准EN71-3，属环保产品，可用于儿童家具。23 水性UV透明底漆典型性能(见表3)表3 水性UV透明底漆典型性能24 影响水性UV涂料的性能因素(1)不加水，调整合适的涂布量直接施工[6]。用加热设备使涂膜水分彻底挥发干燥后，通过紫外灯固化。固化条件为：传送带速度5 m/min，紫外灯功率80W/cm2。(2)产品在5～45 ℃贮存，且保证通风、干燥。冬天应该注意防冻，运输和贮存温度要求最低不得低于0 ℃，如果在北方，应该贮存在暖房中。(3)UV产品在运输、贮存、使用时应尽量避免光直接照射。(4)产品应在8 ℃以上、湿度85%以下施工。(5)如有必要，可根据施工方法(刷涂、喷涂)不同，适当调整兑水量。(6)使用前请充分搅拌均匀，使用后工具用清水清洗，未用完涂料密封避光保存。25 性能检测结果分析251 性能测试结果按表1、表2配方制漆后用涂膜制备器在15cm20 cm的玻璃片上制得100 m的涂膜，在180 W/cm2的紫外灯下固化，固化涂膜的性能见表4。注：性能比较：1最好，3最差；黄变性使用空白值比较法，上同。252 测试结果分析(1)拜耳2689水性UV脂肪族聚氨酯在UV应用中量最大，其优点体现在固化速度快、高固含量、低黏度、流平好。(2)长兴DR-W403水性聚氨酯丙烯酸树脂，根据参与反应的基团结构可分为芳香族和脂肪族[7]。脂肪族的聚氨酯在刚固化时有轻微的色差，但在自然条件下表现出优异的性能，因为是直链结构，交联的膜耐碱性稍差。(3)拜耳2651是一种通过喷雾干燥工艺制成的改性聚羧酸醚，其流动性极佳。属于无毒、不易燃烧，不污染环境、节能、安全可靠、不易被有机溶剂侵蚀的材料。