试析水性UV涂料的发展

2023-02-18

1 水性UV涂料的基本性能和优势

1.1 水性UV涂料的基本性能

水性UV涂料主要包括水性UV树脂、光引发剂、助剂以及着色涂料。在所有成分中, 对水性UV涂料性能影响最大的是水性UV树脂, 水性UV树脂的性能影响了涂料表面固化膜的强度、耐腐蚀性以及固化的灵敏度[1]。水性树脂还受光引发剂的影响, 在光引发剂的影响下水性树脂可以在光照情况下发生固化。因此, 光引发剂也是水性UV涂料的重要组成部分, 对光引发剂未来的发展需求是可聚合、大分子。

1.2 水性UV涂料的优势

1.2.1 可自行调节涂料粘度, 无需稀释单体, 消除了传统涂料中的毒性和刺激性。

1.2.2 可适当添加流变助剂降低涂料体系粘度, 便于涂装工艺的进行。

1.2.3 当涂布为塑料等材质时, 可使用水作为稀释剂以提高涂料与涂布的粘附性。

1.2.4 提高了涂料固化前的防尘、防刮伤能力, 提高了涂料的光洁度。

1.2.5 固化膜超薄。

1.2.6 涂装设备易清洗。

1.2.7 水性UV涂料具有良好的阻燃性能。

1.2.8 由于不使用低分子活性稀释剂, 因此, 可以兼顾柔韧性与硬度。

2 水性UV涂料的发展历程

2.1 外乳化水性UV涂料

外加乳化剂, 提高了剪切力, 解决了水分散性的问题。

2.2 非离子型自乳化水性UV涂料

放弃外加乳化剂的方法, 改为在聚合物中加入亲水结构, 虽然同样解决了水分散性问题, 但是降低了耐水性和耐腐蚀性[2]。

2.3 离子型自乳化水性UV涂料

在聚合物骨架上添加离子集团, 提高聚合物的水溶性, 同时使水性UV涂料的剪切性能更加稳定。

3 水性UV涂料在不同领域的应用

3.1 木器

在木器表面应用水性UV涂料中的清漆, 使得木器的表面木纹更具有表现性, 从而增加了木器的美感。由于水性UV涂料具有低毒性、低刺激性和快速固化性能, 这就使水性UV涂料比传统涂料更适用于木器, 而且水性UV涂料的涂抹柔软, 对木器表面不易造成损伤。传统的涂料在用于木器表面时, 通常受氧气影响, 从而延长了固化时间, 但是水性UV涂料有效的解决了这一问题。

3.2 纸张

水性UV涂料还可以作为纸张上光油, 上光油是一种覆盖在印刷品表面的液体, 起到防水的作用, 而且还能增加纸张的耐磨度和光泽度。目前我国最常使用的纸张上光油就是水性UV涂料, 该涂料不仅具有极高的环保性能, 而且在稀释涂料时使用水代替稀释溶剂, 有效的降低了VOC含量, 尽可能的降低了涂料对人体造成的伤害, 便于纸张的回收利用, 因此, 水性UV涂料的发展前景是极为广阔的。

3.3 其他

在水性UV涂料中添加适量的功能性烯类, 这些功能性烯类会与活性聚合物发生反应, 使固化膜表面分子发生重排, 从而在涂料固化膜的表面就会出现某些图案。由于聚合物的结构不同, 使得出现的图案也有所差异, 但是, 通过控制聚合物的结构可以对图案的种类进行控制, 为涂料的发展提供了新的思路, 可以将该技术应用于外观装饰和防伪方向。另外, 该技术还可以应用于电子材料和分子设计等方面。除此之外, 在水性UV涂料中加入适量的隔热添加剂, 即可制得隔热涂料, 该涂料呈无色透明状, 隔热效果良好, 并且具备良好的耐磨性、硬度以及防水性和耐腐蚀性。

4 水性UV涂料的研究进展

4.1 引入功能基团

在水性UV涂料的制备过程中, 可以将功能性基团与聚合物骨架经过合成反应聚合在一起, 常用的功能性基团有氟类和硅氧烷, 这些功能性基团的添加可以有效的降低固化膜的表面张力, 并且有利于涂料和涂布之间更好的贴合, 增加了漆膜和基材之间的附着力[3]。除此之外, 由于硅氧烷等功能性基团均具有较强的疏水性能, 这就使得漆膜也具备了一定程度的疏水性, 有效的改善了传统材料易溶于水的性能, 提高了漆膜的耐水性和耐溶剂性。

4.2 加强固化体系

通常, 水性UV涂料是较难发生固化的, 尤其是用于有色体系或者涂层较厚时, 这一现象更为明显。而且由于光引发剂的添加, 使得水性UV涂料在紫外线照射下较容易固化, 但是, 当涂料用于较为复杂的器件上时, 紫外线对水性UV涂料的照射不完全, 这就使得部分涂料较难发生固化。因此, 研究人员针对现状研发了水性UV涂料的多层固化体系, 有效的解决了水性UV涂料的局限性, 扩大了涂料的应用范围。

4.3 使用超支化体系

由于水性UV涂料中含有较多羧基, 该基团的相对分子质量较大, 因此, 水性UV涂料的粘度也就相对较大, 降低了涂料的固含量, 从而对漆膜产生了不利影响, 降低了漆膜的光泽度和耐水性。因此, 为了改善这一现象, 研究人员在水性UV涂料中建立了超支化体系, 通过大型官能团改善漆膜的耐水性, 并且利用低聚物的结构特点降低体系粘度, 提高漆膜的光泽度。

5 结语

综上所述, 由于水性UV涂料组成材料的特殊性, 使其与传统涂料相比, 具备了独特的优势, 因此, 水性UV涂料被广泛应用于木器和纸张上光油等方面, 由于水性UV涂料的发展尚不完善, 研究人员仍在不断的改进完善水性UV涂料的性能, 在涂料中添加功能性基团, 并且建立多层固化体系, 另外, 在涂料中使用超支化体系, 以上都是水性UV涂料未来的研究方向, 通过对水性UV涂料进行不断的改良, 使其具备更低的毒性, 更大的硬度以及更加完美的光泽度。

摘要：本文分析了水性UV涂料的发展。首先介绍了水性UV涂料的基本性能和独特优势, 然后简单介绍了水性UV涂料的发展历程, 之后, 通过分析水性UV涂料的相关性能, 重点介绍了水性UV涂料在纸张、木器和其他方面的应用, 最后, 介绍了水性UV涂料在未来的研究发展方向。

关键词：水性UV涂料,发展,优势