水性UV面漆在辦公家具中的應(yīng)用

周 巍，周瓊輝  

（上海展辰涂料有限公司，上海，201700）

摘要：介紹了用于辦公家具面的水性UV面漆的制備和應(yīng)用，并將水性UV面漆與水性雙組分PU和溶劑型PU幾種不同類型的面漆從干燥效率，漆膜硬度，耐污性，耐磨性，耐香煙灼燒性能等面漆關(guān)鍵指標(biāo)上做了詳細(xì)的對比分析。憑借突出的綜合面漆性能，水性UV體系在辦公家具領(lǐng)域有很強(qiáng)的推廣潛力。

關(guān)鍵詞：水性UV；辦公家具；面漆性能

0 引言

環(huán)境友好型水性木器涂料已成為涂料行業(yè)發(fā)展的必然趨勢之一，但絕大部分水性體系在性能方面與溶劑型涂料仍存在一定差距，例如硬度、豐滿度、耐燙、抗劃傷性、耐化學(xué)品性等。目前水性木器漆體系中具有優(yōu)異硬度、抗劃傷、耐磨性能的只有雙組分體系和水性光固化(UV)體系，而較水性雙組分體系而言，水性UV體系在施工效率方面有著顯著優(yōu)勢，且各項(xiàng)理化性能有過之而無不及。

水性UV涂料結(jié)合了UV涂料和水性涂料兩者的優(yōu)點(diǎn)，與傳統(tǒng)溶劑型或無溶劑型UV涂料相比，水性UV消除了使用揮發(fā)性有機(jī)化合物導(dǎo)致的污染和刺激性。水性UV涂料成膜聚合物相對分子質(zhì)量較高，體系中不含活性稀釋劑，因而固化后收縮率低；涂料本身氣味小，對皮膚的刺激性低毒性很小；此外，分子結(jié)構(gòu)中引入了氨基甲酸酯結(jié)構(gòu)和離子基團(tuán)，對各種基材的附著力好，通過調(diào)節(jié)聚氨酯的分子結(jié)構(gòu)，可以做到高硬度、良好耐磨性和優(yōu)異柔韌性的良好平衡。水性UV光固化涂料的耐化學(xué)性和耐磨性與溶劑型涂料相當(dāng)，耐溶劑型取決于聚合物的分子結(jié)構(gòu)和交聯(lián)密度，通過調(diào)節(jié)UV交聯(lián)點(diǎn)的多少可以改善耐溶劑能力。水性UV光固化涂料的消光比溶劑型漆容易很多，達(dá)到相當(dāng)消光程度消光劑的用量只需相應(yīng)得100%固體分型UV漆一半左右。施工性能方面，水性UV涂料黏度調(diào)節(jié)方便，加水即可，用水調(diào)節(jié)黏度不會影響漆膜的性能。

辦公家具是水性涂裝中的應(yīng)用難點(diǎn)，其表面多為封閉涂裝。同時，辦公家具面漆要求具有非常優(yōu)異的豐滿度、抗劃傷、耐磨性能，而水性UV體系剛好可以賦予水性木器漆更為突出的面漆性能。本文就辦公家具水性UV面漆的涂裝工藝及其性能優(yōu)勢，與其他體系的面漆進(jìn)行了簡單的對比分析與探討。

1 試驗(yàn)部分

1.1 主要試驗(yàn)原材料

含不飽和鍵可UV固化的丙烯酸酯改性聚氨酯PUA分散體（固含39%）、消泡劑、消光粉、耐磨粉、流變助劑、光引發(fā)劑、潤濕劑、流平劑

水性UV分散體或乳液的相對分子質(zhì)量可以做得很大，達(dá)2 000 ~ 100 000，分散體中樹脂的粒徑為納米級，外觀為半透明或透明液體，而乳液粒徑在500 nm以下，成膜后漆膜性能好，再經(jīng)過UV光固化交聯(lián)，涂層的最終性能可超過同類型的溶劑型涂料。按聚合物結(jié)構(gòu)不同，現(xiàn)有光固化樹脂有以下幾類：不飽和聚酯樹脂（UPE）、丙烯酸聚氨酯樹脂（PUA）、聚酯丙烯酸樹脂（PEA）、丙烯酸酯化丙烯酸樹脂、環(huán)氧丙烯酸樹脂（EA），本文采用的是丙烯酸改性聚氨酯分散體，其綜合性能優(yōu)異，可滿足辦公家具面漆要求。

1.2 試驗(yàn)測試配方

辦公家具表面，面漆具有優(yōu)異的抗劃傷、耐化學(xué)品性等特點(diǎn)，在辦公家具應(yīng)用領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，基礎(chǔ)配方見表1。

1.3 產(chǎn)品性能

1.3.1涂料基本性能

涂料基本性能見表2。

1.3.2涂料耐污性能  

水性UV涂料的基料分子中含有不飽和鍵，在紫外光作用下，光引發(fā)劑分解成自由基，引發(fā)基料分子的加成聚合，形成三維交聯(lián)結(jié)構(gòu)，因此水性UV涂料有非常好的耐污性。

1.4 辦公家具UV底水性UV面涂裝工藝

辦公家具環(huán)保涂裝工藝一般采用UV底水性UV面工藝。具體工藝為：基材-水性UV附著底底著色-紅外加熱-輥涂UV凈味膩?zhàn)?半光固化-輥涂UV凈味膩?zhàn)?半光固化-輥涂UV凈味底漆-全光固化-修色-水性UV清面漆-紅外加熱-全光固化。

水性光固化涂料的干燥需要經(jīng)過干燥除水成膜和紫外光固化2個階段：水性丙烯酸改性聚氨酯在水揮發(fā)的這一個過程，也可以叫做成膜過程，這個過程和單組分水性漆成膜類似。在水分揮發(fā)后，水性丙烯酸改性聚氨酯表面已成膜，之后需要用光固化引發(fā)聚合。通常所講的光固化過程是指液態(tài)樹脂經(jīng)光照射后變成固態(tài)的過程，所涉及的光固化反應(yīng)大多數(shù)是光引發(fā)的鏈?zhǔn)骄酆戏磻?yīng)。

2 結(jié)果與討論

2.1干燥效率的討論

在家具流水線生產(chǎn)時，能否下線堆疊，打包對家具廠的生產(chǎn)效率，成本影響很大，水性UV在脫水后經(jīng)過UV固化時，漆膜樹脂內(nèi)的不飽和基團(tuán)發(fā)生自由基聚合，這種聚合是在幾s時間就完成的，而且自由基聚合的交聯(lián)密度高，漆膜迅速形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這樣就有良好的物理化學(xué)性能。而市場上用于辦公家具面漆的其他體系，如水性雙組分和溶劑型PU，都是需要相對漫長的化學(xué)自交聯(lián)反應(yīng)過程才交聯(lián)成膜。水性UV在干燥速度及生產(chǎn)效率具有明顯優(yōu)勢。

2.2 硬度對比

漆膜硬度作為涂層最重要的物理性能之一，是用戶最為關(guān)心的一個性能指標(biāo)。涂料硬度反映的是涂層抵抗一個硬物理造成的恒定壓陷、刮擦、切劃和滲透的能力。辦公家具桌面要求比普通家具要有較高的硬度。

本文制備的水性UV面漆在UV底上的鉛筆硬度為2H，和溶劑型PU（2H）相當(dāng)，好于水性雙組分PU（1H）。

 2.3 耐香煙灼燒對比

    耐香煙灼燒性能反映了木制家具表面裝飾層對點(diǎn)燃香煙灼燒的抵抗能力。耐香煙灼燒項(xiàng)目是2009年5月1日實(shí)施的GB/T 3324—2008《木家具通用技術(shù)條件》標(biāo)準(zhǔn)新增加的表面理化性能要求。耐香煙灼燒性能差的木家具漆面漆膜遇香煙高溫灼燒后，漆膜涂層易出現(xiàn)落狀黑斑、鼓泡現(xiàn)象。辦公家具要求表面漆膜具有優(yōu)異的耐香煙灼燒性能。

2.4 耐磨性對比

   磨損是兩個固體表面接觸時在力的作用下將材料從固體表面剝落的結(jié)果，磨損時所受到的力除正壓力以外還有剪切力。耐磨性標(biāo)述的是在相同受力推薦下（溫度、濕度、接觸介質(zhì)、外力的大小及受力時間）材料從母體剝落的程度。作為涂料，硬而韌的漆膜才是最好的漆膜。本文制備的水性UV在耐磨性有著明顯優(yōu)勢。             

    制備的水性UV具有優(yōu)異的耐磨性能，優(yōu)于水性2KPU、溶劑型PU和100%UV系列，在辦公家具中具有很強(qiáng)的競爭力。

光固化水性丙烯酸改性聚氨酯除了上述優(yōu)點(diǎn)外，還有一個很突出的優(yōu)點(diǎn)就是解決了傳統(tǒng)光固化涂料的硬度和柔韌性之間的矛盾，這對很多應(yīng)用場合都很重要。眾所周知，優(yōu)異性能的涂層通常要求即具有高的硬度又兼具高的柔韌性。高硬度可以使漆膜能抵抗機(jī)械力或是化學(xué)品的侵襲，而高柔韌性則可適應(yīng)基材例如木材，金屬等因濕度或是溫度變化所引起的膨脹或收縮，以及軟質(zhì)基材的變形。從分子結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系分析，只有高相對分子質(zhì)量的物質(zhì)才能具有高硬度和高柔韌性。

3 結(jié)語 

綜上所述，水性光固化丙烯酸改性聚氨酯涂料是一類很有前景的涂料體系，相比水性雙組分和溶劑型PU體系，它在漆膜硬度，耐污性，耐磨性，耐香煙灼燒性能等面漆關(guān)鍵指標(biāo)上都有著突出的表現(xiàn)，使其在辦公家具這類高端領(lǐng)域上有著廣闊的應(yīng)用空間。

文章來源：現(xiàn)代涂料與涂裝

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