水性UV涂料分類解讀及涂裝設(shè)備選型要點(diǎn)
水性UV 涂料繼承和發(fā)展了傳統(tǒng)UV 涂料和水性涂料兩者的特點(diǎn)，具有安全環(huán)保、節(jié)能高效、黏度可調(diào)、可實(shí)現(xiàn)薄涂層涂布、成本較低等優(yōu)點(diǎn)。值得注意的是，水性UV 樹脂是高分子量的水性分散體，可通過水使其粘度得到適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，從而避免了活性稀釋劑的危害，解決了傳統(tǒng)UV 涂料的硬度和柔韌性難以兼顧的矛盾。近十年來，此種涂料得到快速的發(fā)展，并已成為涂料發(fā)展的一個(gè)主要方向。
水性UV的種類
水性UV 樹脂是指可溶于水或可用水分散的UV樹脂，分子中含有一定量的羧基、羥基、氨基、醚基或酰胺基等親水基團(tuán)，以及丙烯�；�、甲基丙烯�；蛳┍炔伙柡突鶊F(tuán)。目前，水性UV 樹脂主要有水性聚丙烯酸酯、水性聚酯丙烯酸酯、水性環(huán)氧丙烯酸酯和水性聚氨酯丙烯酸酯。
水性聚丙烯酸酯
水性聚丙烯酸酯價(jià)廉，耐黃性能差 ，對(duì)各種不同基材都有較好的附著力，但機(jī)械強(qiáng)度和硬度較低，耐酸堿性差。因此，水性聚丙烯酸酯在實(shí)際應(yīng)用中一般不作主體樹脂，只為改善光固化涂料、油墨的某些性能而配合使用。水性聚丙烯酸酯一般是先由丙烯酸與各種丙烯酸酯聚合，丙烯酸引入的部分羧基與丙烯酸羥乙酯的羥基或甲基丙烯酸縮水甘油酯的環(huán)氧基反應(yīng)，從而引入具有光活性的碳碳雙鍵，然后用有機(jī)胺將羧基鹽化而得。
水性聚酯丙烯酸酯
水性聚酯丙烯酸酯容易制得，價(jià)格低廉，且漆膜豐滿，光澤度好，柔軟性好，但耐黃性能差 ，一般采用二元醇與偏苯三甲酸酐( 或均苯四甲酸二酐) 反應(yīng)，再與丙烯酸發(fā)生酯化反應(yīng)，引入羧基，引入羧基，最后用胺中和成水性聚酯丙烯酸酯鹽。
水性環(huán)氧丙烯酸酯
水性環(huán)氧丙烯酸酯具有價(jià)格低、涂膜硬度高、附著力好、光澤度高和耐化學(xué)藥品性好等優(yōu)點(diǎn)，但也存在傳統(tǒng)雙酚A 型環(huán)氧樹脂的脆性、耐黃變性差等缺點(diǎn)。許多學(xué)者選擇物理力學(xué)性能、抗黃變性優(yōu)異的脂肪族環(huán)氧樹脂替代傳統(tǒng)雙酚A 環(huán)氧樹脂作為水性UV 環(huán)氧丙烯酸酯的基體，大大提高了樹脂的綜合性能。一般先采用丙烯酸將環(huán)氧樹脂酯化得到環(huán)氧丙烯酸酯( EA) ，利用環(huán)氧丙烯酸酯中的羥基和酸酐反應(yīng)( 如順酐、偏苯三酸酐等) 引入親水基團(tuán)，再用有機(jī)胺中和得到水性環(huán)氧丙烯酸酯樹脂( EB) ，合成方法見圖1。
水性聚氨酯丙烯酸酯
水性聚氨酯丙烯酸酯類光固化體系，因具有良好的耐磨性、耐化學(xué)品性、耐低溫性和柔韌性等而備受關(guān)注，是目前研究最多，也是商品化最多的水性UV樹脂，見表1。近年來，國外一些公司，如Bayer，AKZONOBEL，BASF 等，在水性UV 聚氨酯丙烯酸酯的性能改善上取得了較大的突破，部分產(chǎn)品性能達(dá)到汽車涂料的要求，在各種汽車涂料中得到應(yīng)用，如汽車底漆、面漆和罩光清漆等。
以二異氰酸酯為原料，聚酯或聚醚二元醇為軟段擴(kuò)鏈劑，含羧基的二元醇( 如二羥甲基丙酸) 為親水?dāng)U鏈劑，丙烯酸羥基酯為封端劑，通過多步縮聚反應(yīng)能制得可固化的聚氨酯丙烯酸酯，再用氨或有機(jī)胺中和成鹽，就得到水性UV 聚氨酯丙烯酸酯( WPUA) ，合成方法如圖2 所示。
水性UV 樹脂新進(jìn)展
超支化體系
作為一種新型聚合物，超支化聚合物呈球形結(jié)構(gòu)，擁有大量的活性端基，分子鏈間不纏繞。超支化聚合物具有易溶解、低熔點(diǎn)、低黏度、高反應(yīng)活性等優(yōu)點(diǎn)，因此可以引入丙烯�；鶊F(tuán)和親水基團(tuán)，合成水性光固化低聚物，為水性UV 樹脂的制備開辟一條新途徑。
Asif 等人采用富含端羥基的超支化聚酯BoltornTMHn與琥珀酸酐和IPDI-HEA 預(yù)聚體反應(yīng)，最后用有機(jī)胺中，得到可UV 固化的水性超支化聚酯( WHPUA) ，如圖3 所示。研究表明，樹脂的光固化速率迅速，物理性能較好，隨著硬段( IPDIHEA)含量的增加，樹脂的玻璃化溫度提高，硬度和拉伸強(qiáng)度也隨之提高，但斷裂伸長率下降。
蘇林等以多元酸酐和單官能團(tuán)環(huán)氧化物為原料，先制得超支化聚酯，通過引入甲基丙烯酸縮水甘油酯( GMA) 與超支化聚合物的端羥基和羧基進(jìn)一步反應(yīng)，最后加入三乙胺( TEA) 中和成鹽，得到可UV固化的水性超支化聚酯。結(jié)果表明，水性超支化樹脂末端羧基含量越多，水溶性越好; 樹脂的固化速率隨著末端雙鍵的增多而加快。
有機(jī)/無機(jī)雜化體系
水性UV 光固化有機(jī)/無機(jī)雜化體系是水性UV樹脂和無機(jī)材料的有效復(fù)合，將無機(jī)材料的高耐磨性、高耐候性等優(yōu)點(diǎn)引入樹脂當(dāng)中，提高固化膜的綜合性能。通過直接分散法、溶膠-凝膠法或插層法等在UV 固化體系中引入納米SiO2或蒙脫土等無機(jī)粒子，即能制得光固化有機(jī)/無機(jī)雜化體系，此外還可以將有機(jī)硅單體引入到水性UV 低聚物分子鏈中。
采用二端羥丁基聚二甲基硅氧烷( PDMS) 在聚氨酯軟鏈段中引入聚硅氧烷基團(tuán)，并用丙烯酸單體適當(dāng)稀釋，得到有機(jī)/無機(jī)雜化乳液( Si-PUA) 。樹脂配成涂料經(jīng)固化后，漆膜物理性能良好，并且具有高的接觸角和耐水性。
以自制的多羥基超支化聚氨酯、丁二酸酐、硅烷偶聯(lián)劑KH560、甲基丙烯酸縮水甘油酯( GMA) 和甲基丙烯酸羥乙酯等為原料，制得超支化雜化聚氨酯和光固化超支化聚氨酯，然后按照不同比例與正硅酸乙酯和鈦酸正丁酯共混水解，制得光固化超支化聚氨酯的SiO2 /TiO2有機(jī)無機(jī)雜化溶膠。結(jié)果表明，隨著無機(jī)物含量的增加，雜化涂層的擺桿硬度增大，表面粗糙度變大，SiO2雜化涂層的表面質(zhì)量比TiO2雜化涂層好。
雙重固化體系
為了解決水性UV 樹脂三維固化難、對(duì)厚涂層和有色體系固化難的缺點(diǎn)，并提高涂膜的綜合性能，研究者們開發(fā)研究了光固化與其他固化體系相結(jié)合的雙重固化體系。光固化/熱固化、光固化/氧化還原固化、自由基光固化/陽離子光固化和光固化/濕固化等是目前常見的雙重固化體系，并有部分體系已經(jīng)得到應(yīng)用，如UV 電子保護(hù)膠是一種光固化/氧化還原或光固化/濕固化雙重固化體系。
在聚丙烯酸乳液中引入功能單體乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯( AMME) ，并在低溫下通過邁克爾加成反應(yīng)引入光固化基團(tuán)，合成熱固化/UV 固化水性聚丙烯酸酯。在60 ℃的恒溫干燥、2 × 5． 6 kW的高壓汞燈照射的條件下，樹脂成膜后硬度達(dá)3H，耐酒精擦拭達(dá)158 次，耐堿性達(dá)24 h。
環(huán)氧丙烯酸酯/聚氨酯丙烯酸酯復(fù)合體系
環(huán)氧丙烯酸酯涂膜具有硬度高、附著力好、光澤度高和耐化學(xué)藥品性好的優(yōu)點(diǎn)，但柔韌性差，脆性大。水性聚氨酯丙烯酸酯具有耐磨性良好、柔韌性好等特點(diǎn)，但耐候性差。采用化學(xué)改性、物理共混或雜化的方法將兩種樹脂有效復(fù)合，可以改善單一樹脂的性能，發(fā)揮二者的優(yōu)勢，從而研制出兼具二者優(yōu)點(diǎn)的高性能光固化體系。
先用丙烯酸將環(huán)氧樹脂E44 中的環(huán)氧基酯化得到EA; 然后用TDI、聚四氫呋喃二醇( PTMG) 、DMPA 和HEMA 合成了水性UV 聚氨酯丙烯酸酯; 最后將兩者按不同比例混合，水/乙醇作為引發(fā)劑，水性聚氨酯陰離子型水性聚氨酯丙烯酸酯為乳化劑，經(jīng)乳化得到紫外光固化環(huán)氧丙烯酸酯/聚氨酯丙烯酸酯復(fù)合乳液。結(jié)果表明，改性使涂膜的柔韌性得到很大的改善，而對(duì)其它的性能影響較小。
大分子或可聚合型光引發(fā)劑
多數(shù)光引發(fā)劑為芳基烷基酮類小分子，光固化后不能完全分解，殘留小分子或光解產(chǎn)物會(huì)遷移到涂層表面，引起黃變或臭味，影響固化膜的性能及其應(yīng)用。研究者通過在超支化聚合物中引入光引發(fā)基團(tuán)、丙烯�；鶊F(tuán)和親水基團(tuán)，合成了水性大分子可聚合光引發(fā)劑，克服小分子光引發(fā)劑的弊病。安徽理工大學(xué)的王戰(zhàn)思等先以丙烯酸甲酯和二乙醇胺為原料，反應(yīng)合成一種AB2型單體MB，再與作為核心的三羥甲基丙烷( TMP) 反應(yīng)合成端羥基超支化聚胺酯，然后用馬來酸酐改性成含有端羧基的超支化聚胺酯，最后采用光引發(fā)劑1173 對(duì)端羧基超支化聚胺酯進(jìn)行封端改性，制備出兩種可聚合超支化大分子光引發(fā)劑HPAE-1-MA-1173 和HPAE-2-MA-1173 ( 如圖4所示) 。研究結(jié)果表明，產(chǎn)物的紫外吸收較1173 產(chǎn)生最大吸收紅移，但是光引發(fā)速率較小分子光引發(fā)劑1173 慢。
隨著國家、地方環(huán)保政策的推行，生產(chǎn)精細(xì)化程度的提高以及人工、原材料成本的上升，設(shè)備涂裝已經(jīng)成為家具生產(chǎn)轉(zhuǎn)型升級(jí)的一種必然途徑！
但是，不同的涂裝設(shè)備加工的特性不同，對(duì)家具板件的要求、涂料的選擇都不同，而且不同的設(shè)備還存在一定的加工局限。
涂裝無難題，老師傅為你支招，涂裝設(shè)備與搭配選購遵循以下原則，就可以放心買買買！
根據(jù)家具產(chǎn)品的特性進(jìn)行選擇
產(chǎn)品為平板式的可以選用輥涂設(shè)備、淋涂設(shè)備、往復(fù)式噴涂設(shè)備；產(chǎn)品如果是小件異性底材，則可以考慮靜電涂裝設(shè)備；如果產(chǎn)品已經(jīng)裝好且為立面，可以選擇機(jī)器手臂進(jìn)行噴涂。同時(shí)，涂裝施工也要根據(jù)涂料種類、涂膜光澤不同，選用不同等級(jí)的無塵環(huán)境。
涂裝設(shè)備加工的適用性
現(xiàn)在的家具企業(yè)都是按訂單進(jìn)行生產(chǎn)，而且定制化的產(chǎn)品越來越多，小批量、多品種的加工方式與批量化的生產(chǎn)需求形成了矛盾。因此，在選擇涂裝設(shè)備時(shí)一定要充分考慮設(shè)備的適用性和局限性，并且要與企業(yè)自身的生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合，必要時(shí)涂裝設(shè)備可以與人工涂裝相結(jié)合，來滿足家具涂裝的需求。
設(shè)備的相互搭配要合理
各種不同的設(shè)備的搭接和連續(xù)性時(shí)非常重要的，有的設(shè)備效率低，有的設(shè)備效率高，在時(shí)間與空間的分配上要考慮他們的差異性。只有合理、科學(xué)的地搭配，才會(huì)使若干設(shè)備有機(jī)組合成一個(gè)很有默契的生產(chǎn)線，發(fā)揮最大的效能！
設(shè)備安裝位置的確定
不同設(shè)備安裝時(shí)對(duì)位置的要求也不同，主要是不同的設(shè)備對(duì)場地、空間要求不同。同時(shí)還要考慮涂裝設(shè)備作業(yè)的時(shí)間要與其它工序的緊密銜接，設(shè)備加工的半成品、成品家具堆放的場地要求，這樣才能充分的發(fā)揮設(shè)備的涂裝效率，確保生產(chǎn)過程順暢進(jìn)行！
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文章來源：網(wǎng)絡(luò)
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