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抗紫外线、抗黄变

产业知识——简述水性光固化树脂的常见六大种类及其特点


       水性低聚物制备时大多在油性低聚物中引入亲水基团,如羧基、磺酸基、季铵基、聚乙二醇链段等,将油性低聚物改性,实现水性化,可以根据树脂主链结构特征将水性低聚物分为很多种。水性光固化树脂依据分散形态可分为乳液型、水分散型和水溶型三类。不同的水性光敏树脂,结构不同,性能各异,生产中可以根据性能需要进行选择,必要时可以采取共混法,使其优势互补,得到不同性能的涂层。

一、不饱和聚酯。

       不饱和聚酯是最早应用在紫外光固化涂料的基体树脂,最先成功开发出一种油性不饱和聚酯,由这种基体树脂开发出的光固化涂料可以应用在木器和竹器上。随着水性化的发展,已经将水性不饱和聚酯应用于水性光固化涂料中。水性不饱和聚酯一般由带有双键的油性不饱和聚酯改性而来。采用新戊二醇、环己烷二甲醇、(六氢)邻苯二甲酸酐及二羟甲基丙酸反应,可以制备耐老化性能优异的水性不饱和光敏聚酯。不饱和聚酯分子中的光敏基团可以由带有双键的酸、酸酐或醇引入,也可以由饱和聚酯中的羟基与丙烯酸酯化得到聚酯丙烯酸酯。

二、聚酯丙烯酸酯。

       聚酯丙烯酸酯中的聚酯是饱和聚酯,它主要是利用偏苯三甲酸酐或均苯四甲酸酐与二元醇反应,制得带有羧基的端羟基聚酯,再与丙烯酸反应,得到带羧基的聚酯丙烯酸树脂,经氨或有机胺中和成羧酸铵盐,成为水性聚酯丙烯酸低聚物。水性聚酯丙烯酸酯价廉、易制备、涂膜丰满、光泽度好。

三、聚醚丙烯酸酯。

       聚醚丙烯酸酯可以由聚醚的羟基与丙烯酸酯化而得。聚醚又称聚醚多元醇,它是以环氧乙烷、环氧丙烷、四氢呋喃为原料,在催化剂作用下开环均聚或共聚制得的线型或分支型低聚物。调整聚醚分子中聚乙二醇链段的比例可得到在水中不同溶解度的聚醚。聚醚的水溶性随分子量降低和末端羟基比例的升高而增强。因此,制备水溶性的聚醚丙烯酸酯必须选用低分子量聚醚。因为醚键对酸较为敏感,尤其在加热状态,故不宜直接用丙烯酸酯化,可以将聚醚和过量的丙烯酸乙酯进行酯交换制备。然后通过乙醇与丙烯酸乙酯形成低共沸物,将乙醇和多余的丙烯酸乙酯除去。

四、丙烯酸酯化聚丙烯酸酯。

      丙烯酸酯化聚丙烯酸酯具有价廉、易制备、涂膜丰满、光泽度好等优点,多数用(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸系单体与(甲基)丙烯酸羟乙酯或(甲基)丙烯酸缩水甘油酯共聚制备带有羟基或环氧基的预聚体。其中由丙烯酸引入亲水性的羧基,而由预聚体侧链的羟基、羧基、氨基或环氧基与丙烯酸单体作用引入丙烯酰基团,制得丙烯酸酯化的水性聚丙烯酸树脂。

五、水性聚氨酯丙烯酸酯。

       水性聚氨酯大分子主链是由玻璃化温度低于室温的柔性链段(软段)和玻璃化温度高于室温的刚性链段(硬段)嵌段而成的,同时将亲水单元嵌于大分子的主链上,赋予其水可分散性。软段赋予成膜物柔软性和弹性,硬段赋予成膜物理学强度。硬段分子间作用力大,内聚强度大,机械强度高。软段常为低聚物多元醇(如聚醚或聚酯多元醇),硬段由多异氰酸酯或其与小分子扩链剂组成。由于其特殊的结构,具有强度高、耐磨、耐油等特点。由于其优异性能,光敏性水性聚氨酯树脂也是在水性光固化树脂中应用最广的一种基体树脂。

      水性聚氨酯丙烯酸酯在国外应用最多的领域是纸张上光油,其合成是将多异氰酸酯、多元醇(三羟甲基丙烷、烷基二醇、聚醚二醇、聚酯二醇等)与带有水性基团的二醇(二羟甲基丙酸、二羟基磺酸盐、聚乙二醇等)反应,制备含-NCO基团的预聚体,再将带有乙烯基或烯丙基的醇(丙烯酸羟乙酯、季戊四醇三丙烯酸酯)作为封端剂引入大分子中。其中带水性基团的二醇赋予大分子水可分散性,而乙烯基或烯丙基的醇赋予大分子光敏性。

       水性聚氨酯丙烯酸酯具有优良的柔韧性、耐磨性、耐化学性,有高抗冲击和拉伸强度。水性聚氨酯丙烯酸酯可分为芳香族和脂肪族两类。芳香族的硬度好,耐黄变性差,主要用于室内制品,而脂肪族的有优异耐黄变性和柔韧性,但价格较贵。抗黄变剂BETTERSOL 1755W在水性聚氨酯体系具有良好的抗黄变表现,且产品基本对UV固化速率无影响。

六、水性环氧丙烯酸酯。

      水性环氧光固化涂料既具有溶剂型环氧涂料良好的耐化学品性、附着性、物理机械性能、电气绝缘性能,又有低污染、施工简便、价格便宜等特点。其合成主要是利用环氧树脂中的环氧基与丙烯酸中的羧基开环酯化得到水性环氧树脂,而环氧树脂中的羟基与含双键的酸或酸酐(马来酸、偏苯三酸酐、马来酸酐等)反应而引入光敏性基团。

      1、利用环氧丙烯酸酯中的羟基与酸酐反应来合成。用丙烯酸与酚醛环氧树脂的部分环氧基反应,然后利用产物中的羟基与琥珀酸酐反应,也可合成碱溶性的环氧丙烯酸酯。该产物既含有环氧基,又含有丙烯酰氧基,还含有羧基,因而既具有碱溶性,又具有光固化特性,同时保留有环氧树脂的优良特性。用氨或有机胺中和羧基,即得到水溶性环氧丙烯酸酯。

      2、先用叔胺与酚醛环氧树脂中部分环氧基反应,再用丙烯酸酯化。该类水性环氧丙烯酸酯属于阳离子型光固化树脂。

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