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            醛酮树脂在紫外光固化色漆中的应用研究

                                   醛酮树脂在紫外光固化色漆中的应用研究
                                           余宗萍12成伟杨鹏飞
                1.苏州市明大高分子科技材料有限公司苏州215234 2.江苏大学化学化工学院 镇江212013
                摘要: 在紫外光固化色漆体系中选用醛酮树脂参与辅助成膜物的紫外光固化涂料的研制讨论了醛酮树脂对体系的颜料润湿性成膜附着力涂膜硬度丰满度的影响最后得出了选择合适醛酮树脂在紫外光固化色漆中应用可以提高漆膜附着力改变硬度增加漆膜的丰满度和体系的润湿性能
                关键词: 醛酮树脂紫外光固化色漆应用
                中图分类号: TQ31 文献标识码: A 文章编号1009 - 5624 -201306 - 0022 - 04
                1 引言
                紫外光固化涂料以其高效环保节能涂膜性能优异在最近20 年得到了极大的发展特别是亚太地区的中国沿海地区紫外光固化从地板涂料到3C 塑胶涂料再到油墨色漆领域都得到了重大突破应用全球范围来讲紫外光固化目前广泛应用于涂料粘合剂油墨领域[12]虽然最为高效的紫外光固化涂膜具有高效和环保的优点但由于紫外光固化成膜是以光引发剂吸收紫外光后产生游离基引发丙烯酸酯的不饱和双键聚合这样的聚合因而聚合体积收缩大无后固化等问题造成附着力不好漆膜综合性能欠?#36873;?#20026;了克服这些缺点一些将紫外光固化与其他固化方式结合起来的混杂固化体系得到了研究和发展其中以光- ?#28982;?#26434;固化体系固化过程容易控制膜层性能优异而得到较多的研究[345]但这种固化模式具有双重性如果控制不好会影响紫外光固化的特性加入惰性物质成膜是近年来出现的势头因此我们选用具有特殊润湿性优越的醛酮树脂来作为紫外光固化成膜具有很大的现实意义
                本研究主要就是在紫外光固化体系引进了非紫外光固化的醛酮树脂提高了紫外光色漆的相关性能的应用研究本文所指醛酮树脂含常见的聚酮树脂和醛树脂两类
                2 实验部分
                2.1 原料选择
                双酚A 环氧丙烯酸酯EA含20%TPGDA 稀释自制 聚氨酯丙烯酸酯611B-85 ( 长兴化学)EO-TMPTAPO-NPGDAHDDA (均为长兴化学)光引发剂3692- 苯基苄-2- 二甲基胺-1-4- 吗啉苄苯基丁酮汽巴公司光引发剂ITX(2 异丙基硫杂蒽酮,天津久日化工)光引发剂TPO2,4,6- 三甲基苯甲酰基- 二苯基氧膦?#26412;?#33521;力化工光引发剂11732- 羟基-2- 甲基-1- 苯基-1- 丙酮长沙新宇化工气相二氧化硅M-5(美国卡博特)醛酮树脂AP醛树脂A80(德国赢创德固赛公司)涂料助剂含分散剂消泡剂流平剂BYK 公司颜料R902+(杜邦钛白粉)红色F3RK常州北美颜料炭黑HB250德国赢创德固赛
                2.2 基础配方
                我?#21069;?#30333;色红色黑色色漆配方来设计实验方案具体相关参数见表1 所示
                
                2.3 漆膜制备
                按表1 配方涂料制备?#21512;?#21152;入低聚物或树脂及部分单体中速分散均匀--- 加入助剂分散--- 再加入颜料后高速分散继续?#24515;?#36798;细度小于30um 后调入余下的单体即可先用普通UV 底漆做好橡木板砂光平整再用所制备的色漆用用滚涂机按1520g/m2滚涂好漆膜在2*5KW 的紫外灯15m/min 的固化速度能量大约为300mj/cm2下固化成膜重复涂装3遍色漆然后备检测之用
                2.4 性能测试
                附着力测试参照GB9286-88 的划格法来确认0级1 级2 级等硬度测试参照国家标准GB/T1730-93 的铅笔硬度法紫外光固化成膜4 小时后用铅笔测试硬度
                3 结果与讨论
                3.1 性能测试结果
                按照实验方案制好的色漆的橡木板做相关性能的检测为了考核相关应用醛酮树脂的性能能我们主要测试漆膜附着力和光泽在白口铁皮上同样制模测试硬度具体相关性能结果见表2 所示
                
                从表2 中我们可以知道应用了醛酮树脂的配方表现除了明显的特点是附着力优异光泽好显得丰满度好硬度也较好
                3.2 醛酮树脂
                我们这里所指醛酮树脂含狭义的醛酮树脂和醛树脂
                3.2.1 醛酮树脂
                醛酮树脂又称聚酮树脂酮醛树脂是一种具有高亮度耐光性的中性非皂化型环已酮甲醛树脂酮醛树脂是指由酮类和醛类经缩聚反应而成的聚合物也称为醛酮树脂或者聚酮树脂一般来说未经改性的酮醛树脂分子结构中含有羰基端基为羟基与涂料用的树脂与溶剂具有良好的相容性对颜料有良好的润湿分散作用能够?#34892;?#25552;高涂料的附着力光泽及硬度等性能是一?#20013;?#33021;优良的涂料用多功能助剂广泛用作制备溶剂型涂料油墨通用色浆的?#24515;?#26641;脂以及提高涂料性能的助剂[6]醛酮树脂的化学结构见下
                 
                从树脂的化学结构赋予其特殊质量与特性树脂在缩合期形成了饱和的环状结构使其有高光泽硬度抗?#21040;?#21450;耐侯性由于这种树脂在结构中不含酯键因而有较好的耐水性主键上含有很多的环己基使其具?#24515;?#28909;性另外酮基团和羟基团的极性使其具有广泛的溶解性相溶性以及具有良好的颜料润湿?#38498;?#38468;着力因此醛酮树脂既可与极性较大的化合物相容又可与极性较小的化合物相容
                3.2.2 醛树脂
                醛树脂(又称聚醛树脂产品为无色透明至微黄?#31361;?#21464;脂肪醛硬树脂又称万能树脂
                
                外观分为经过造粒工艺的细小有规则半圆型和没有经过造粒工艺的不规则细小颗粒型作为特种硬树脂适用于溶剂型涂料和油墨无溶剂型涂料粉末涂料树脂改性等其他体系中醛树脂可以明显改善漆膜的?#31361;?#21464;性缩短干燥时间提高漆膜的硬度丰满度和光泽增加固含量由于系列醛树脂的低粘度特性同?#33519;?#20302;了造漆行业有机溶剂的使用量减少了大气中VOC 排放造成的环境污染醛树脂对金属颜料以及其他颜料具有优良的润湿分散性同时溶于大多数有机溶剂所以非常适合油溶性作料特别是通用色桨成?#31350;?#38477;低40%以?#31232;?#24635;之醛树脂是油漆涂料油墨等行业使用非常广泛的一种特种树脂
                目前根据国内外的应用经验主要醛酮树脂在溶剂型涂料的应用最为普遍由于其组成为100%的固含所以它具有满足紫外光固化的应用的条件当然如果体系是含溶剂的喷涂体系也可以应用含溶剂的醛酮树脂我们就做了很多应用的实验是可行的的特别是它们对颜料的润湿性是我们想考察的主要性能
                3.3 润湿性能
                润湿性能在色漆中主要的表现是着色力好体系粘度降低体系稳定我们参照表1 配方中把醛酮树脂溶解液的15%用同粘度的环氧丙烯酸酯树脂的稀释液取代后?#21592;?#35797;验得出表3 的实验结果从结果可以看出着色力变好其实?#33519;?#34920;示为遮盖力体系粘度降低耐热72h 后稳定说明醛酮树脂的润湿性能高
                 
                3.4 附着力影响
                从表2 可以知道一般的木材如橡木板?#29486;?#26222;通配方1 的附着力都只有2 级如果在这个配方?#20808;?#28040;醛酮树脂就只有3 级的附着力如果我们在此上增加一倍的醛酮树脂附着力将变为1 级说明醛酮树脂使用量增加会?#22266;?#31995;的附着力变好但由于要考虑本身树脂用多会增加体系粘度和表干不便于体系的使用调整所?#21592;?#23454;验只用了15%
                
                紫外光固化之所以附着力差主要是因为涂料交联成膜是以自由基双键交联成膜后与成膜前基本上都有较大的收缩基本上不饱和的聚酯在固化?#26412;?#26377;11%的收缩率[7]产生内应力而损及附着力这是紫外光固化体系影响附着力的?#33519;?#21407;因醛酮树脂在应用体系中不需要再发生化学交联反应所以没有收缩产生如果在体系中应用就会减少整个体系的收缩应力从而提高附着力所以使用醛酮树脂减少收缩提高漆膜高附着力
                3.5 对漆膜硬度的影响
                加入了醛酮树脂在紫外光固化体系本质上没有交联而是填充所以这对提高涂膜的韧性起到了充分的保证作用相对于同一个体系我?#21069;?#37197;方选醛酮树脂AP 做表1 的实验中红色漆来做一个实验对于硬度的影响我们用漆膜在白口铁上用铅笔硬度来测试我们?#21592;? 配方二为基础图1 就是不同的MAP用量对于期末硬度的影响
                这个规律适用于同一种玻璃化温度Tg 较高的醛酮树脂对同一个紫外光固化配方体系但不同种醛酮树脂因为玻璃化温度Tg 不一样对涂膜的硬度影响是不一样的一般玻璃化温度Tg 高的加入配方中的硬度会变大如果配方原来体系的硬度低会增加硬度相应的耐冲击性会降低一些也就是韧?#21592;?#24046;一些这种加入高玻璃化温度Tg 的应用一般是应用于面漆体系反之如果加入玻璃化温度低的醛酮树脂对于本身硬度较高的紫外光固化体系是不一样的但目前市面出售的醛酮树脂基本上玻璃化温度Tg 大于80㣬对于一般的紫外光固化体系来说是可以增加涂膜的硬度的
                3.6 对体系丰满度的影响
                从表1 的配方中我?#21069;?#34920;3 的实验方式加入了醛酮树脂的体系与加入聚氨酯丙烯酸酯体系?#21592;x?#20809;泽会上升表观看起?#20174;?#20110;润湿?#38498;ã?#33394;彩艳丽丰满度较好这点与在溶剂型体系的应用不谋而合使用了醛酮树脂提高了体系的丰满度
                4 结论
                通过实验证明在紫外光固化的色漆中加入醛酮树脂会改善油漆和涂膜的性能具体体现在加入醛酮树脂在紫外光固化体系可以增加体系的颜料润湿性增加漆膜附着力改变体系的硬度提高漆膜的丰满度
                参考文献略


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