據統(tǒng)計，我國涂料企業(yè)每年向大氣中排放約200萬t的有機物，這對環(huán)境產生了惡劣破壞。因此，作為當前公認的環(huán)保漆——水性UV涂料，成熟應用UV固化技術是這一領域里保持較快增長速度的環(huán)保技術之一。

水性UV涂料主要是由預聚物(水基光固化樹脂)、光引發(fā)劑、顏料、水、助溶劑和其他添加劑等配制而成。其干燥固化結合了水性涂料滲透蒸發(fā)和UV光固化兩種干燥固化過程，即水和助溶劑的預揮發(fā)干燥和紫外光輻射固化。

預揮發(fā)干燥

預干燥是將水和助溶劑等非固化可揮發(fā)成分移出膜體系的過程，且必不可少。在水性UV涂料制造過程中，水激光固化樹脂通過添加一種堿(往往是有機胺)或者酸使其變成羧酸鹽或銨鹽才能溶于水。

光固化成交聯(lián)膜

水性UV固化材料的固化是指在紫外光的照射下，預聚物發(fā)生自由基聚合、交聯(lián)反應，在很短的時間內固化成三維的網狀高分子聚合物，液態(tài)的組分轉變?yōu)楣腆w聚合物，成為硬化膜。

在水性UV涂料干燥固化過程中常常要關注影響其過程的主要因素，包括樹脂、顏料、光引發(fā)劑、預干燥。接下來，本文將根據這四個因素來為讀者展開簡要講述，希望幫助認識、改善水性UV固化技術的應用效果。

樹脂

水性UV固化樹脂就是將現有UV樹脂中加入可乳化基團。樹脂主體可以是聚酯、聚氨酯、環(huán)氧樹脂、聚丙烯酸酯等類型。

影響固化速度和交聯(lián)密度的決定因素有雙鍵類型及其含量，另外樹脂主鏈的結構也起著關鍵作用。

1、雙鍵類型

各種雙鍵官能團的反應活性一般按以下順序升高：乙烯基醚<烯丙基<甲基丙烯�；�<丙烯酰基。因此一般以引入丙烯酰基為主，使樹脂具有較快的固化速度。

2、樹脂主鏈的結構

可乳化單體，如乙氧基化(15)三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(15EO—TMPTA)具有良好的水油平衡性能，能有效提高水性UV配方的穩(wěn)定性，提高固化速度和成膜交聯(lián)密度，是較好的交聯(lián)劑組分。

顏料

在有色配方中，影響自由基引發(fā)速度和交聯(lián)固化速度的因素有光引發(fā)劑、顏料種類、顏料用量、顏料的型號。

1、光引發(fā)劑

在有色配方中，顏料與光引發(fā)劑競爭吸收紫外光，這將會影響光引發(fā)劑對于光的利用率，并進而影響能夠生成的自由基的濃度。

2、顏料種類

不同顏料對不同波長的光線有不同的吸收率和透過率，顏料的吸收率越小，光透過率越大，對光能的損失越少。

炭黑的紫外線吸收能力較高，固化得最慢，白色顏料反光性強，也妨礙了固化。一般而言，對紫外光的吸收順序為：黑色>紫色>藍色>青色>綠色>黃色>紅色。

3、顏料用量

當顏料用量過大時，漆膜深層得到的光能量較少，固化受到影響。

4、顏料的型號

選擇顏料的型號和相應的潤濕分散劑是配制水性UV涂料的關鍵點之一，且顏料在水性體系中的潤濕分散性不同于油性體系。

光引發(fā)劑

光引發(fā)劑的作用是在其吸收紫外光能后處于激發(fā)態(tài)，不穩(wěn)定的激發(fā)態(tài)產生自由基，從而引發(fā)不飽和C=C鍵聚合，使體系交聯(lián)固化成一整體。

影響漆膜固化速率的因素有光引發(fā)劑的吸收波長、光引發(fā)劑的含量、光引發(fā)劑配合物。

1、光引發(fā)劑的種類

根據光源發(fā)射的主波長和涂料配方的最大透過的波長窗口區(qū)，選擇有效吸光波長符合范圍的光引發(fā)劑，將會產生最有效的能量利用效率和最佳固化速率。

具有不同的吸收波長的光引發(fā)劑，他們的配合使用可以充分吸收汞燈發(fā)射的各種波長的紫外線，提高紫外光輻射能量的利用率，提高漆膜的固化速率。

2、光引發(fā)劑的含量

(1)含量過低：不利于同顏料的吸收競爭甚至不能足夠克服氧阻聚效應，同時也會出現漆膜發(fā)粘；

(2)含量過高：光引發(fā)劑自身產生光過濾作用，光線不能順利地進入涂層內部，不利于深層固化。

3、光引發(fā)劑配合物

在光引發(fā)劑分子中加入水溶性聚醚基團、水溶性陽離子、陰離子端能提高光引發(fā)劑在配方中的相容性。此外，將光引發(fā)劑連接到樹脂側鏈也是改善光引發(fā)劑使用效果的優(yōu)選方式。

預干燥

光固化前的預干燥程度對固化膜性能的影響很大，干燥不完全時，減緩光固化速度，因為只能使膜表面迅速固化，即只是表干，而不能達到實干，這就使固化膜難以成為均勻、連續(xù)相，表現為發(fā)白不透明。

水的存在，使膜溫度較低，不利于提高凝膠轉化率，膜附著性不好。所以配方水含量的控制不僅是配方穩(wěn)定性的要求，還要考慮烘干效率。

從材料到配方和應用研究，歐洲時常走在前列，隨著用戶對環(huán)保的要求越來越高，水性UV涂料必定是一大熱點，相關技術研究與工藝開發(fā)也有待提高。

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文章來源：家居薈二零二五