水性UV涂料..

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结语
水性UV 漆由于其生态和毒性原因（喷涂漆无溶剂， 没有皮肤和眼睛刺激性）在涂料工业领域有很好的应用 前景。从技术角度来看，通过与水性丙烯酸酯、聚氨酯 或醇酸树脂的结合可以得到与基材良好的粘接性、易消 光、柔顺性等优点。就应用来说，UV固化水性涂料可 用作家具木器漆、塑料清漆、罩印清漆、光聚合物印刷 版、丝网印刷油墨、凹版及平板印刷油墨等。从社会效 益和经济效益上看，随着今后人们环保意识的增强和国 家对环境的重视，绿色环保将成为将来化工行业的主要 发展方向之一，而水性涂料等一些列环保型产品将逐渐 被人们所接受，而水性UV 涂料在这一方面具有无与伦 比的优势。因此，水性UV 涂料的研究发展，将是未来 涂料发展的重要方向之一，具有广阔的前景。
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水性UV 涂料的优势
相对于传统UV 固化涂料，水性UV 涂料具有明显的优势，主要表 现在以下几个方面： （1）水是最廉价安全的稀释剂，可用水和增稠剂方便地调节和控制 流变性，使得涂料可用于各种涂装方式，如辊涂、淋涂和喷涂等； （2）避免了有机活性稀释剂的使用，解决VOC 及施工毒性的问题， 保护了工程人员； （3）避免因活性稀释剂引起的固化收缩，可用于非吸收性表面，如 塑料的涂布； （4）不燃烧，安全； （5）设备易清洗。
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水性UV 涂料的发展历程
水性UV 涂料是由水性的低聚物、光引发剂、助剂和水组成的。就 乳化方式来说，水性UV 的发展经过了三个阶段： （1）第一代外乳化产品。外加表面活性剂（乳化剂）和高剪切力 可以弥补传统UV 固化树脂的水分散性。 （2）第二代非离子型自乳化稳定产品。为了避免使用外加表 面乳化剂，聚合物中引入了聚乙二醇等亲水结构。但是由于聚合 物骨架上有亲水性结构，与传统UV 固化树脂相比，这类产品表 现出很低的耐化学药品性和耐水性。 （3）第三代离子型自乳化稳定产品。自乳化体系可以通过在 聚合物骨架上引入阴离子或阳离子基团来实现，在与相反离子中 和后赋予整个聚合物水溶性。这类产品具有很好的乳化性能，同 时具有很好的剪切稳定性。
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水性UV 涂料研究难点
水性UV涂料与一般水性涂料一样，存在以下一些难题： （1）水的高气化热（40.6kJ/mol），使得预干燥不仅消耗 能量而且费时，对于铁质基材还有瞬时锈蚀问题存在； （2）水的高表面张力，带来对基材和颜料的浸润性差， 容易引起涂布不均匀的问题； （3）体系的稳定性较差，乳液长时间存放容易沉淀，且 对pH 值比较敏感； （4）基于运输和储存的要求，需要在体系中加入防冻剂 、防腐剂等，使得配方变得复杂。 以上问题需要在合成方法和工艺上寻求突破，例如改变干 燥方法、采用多重固化工艺等等手段来解决。
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水性UV 涂料
在涂料行业，VOC(挥发性有机化合物 ) 排量的限制 越来越严格，同时客户和涂料生产工人的健康安全也成 为了各个企业所要重点考虑的问题。因此，不但在涂料 的使用终端，涂料的生产过程的环保性能也应纳入考虑 之中。UV 固化涂料在性能方面可以达到极好的耐化学 腐蚀性、满意的柔顺性等优异的性能，但其粘度过大和 活性稀释剂的刺激性和毒性问题使得其在环保方面的优 势有所削弱。现有的水性涂料虽然在环保方面比较出色， 但是使用性能较差，特别是在外观和硬度等方面急需改 进。因此结合二者长处的水性UV 涂料的研究成为目前 涂料行业的热门研究领域。
水性UV 涂料
报告人：
化学与环境工程学院
School of Chemistry and Environmental Engeering
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发展环境友好涂料
据统计，全世界每年向大气释放碳氢化合物 为2000 万吨，其中有机溶剂为1000 万吨，大部分 是涂料业所为。针对以上问题，世界各国都相继 制定了一系列环保的法律法规来减少涂料行业对 环境的污染，如美国环境保护署1998 颁布的 AIM(Architectural and Industrial Maintenance Coatings Rules)，欧盟各国1986 年实施的大气净化 技术纲要AT- Luft 等。由此可见，发展环境友好涂 料已成为世界涂料发展的必然之路。
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水性低聚物的研究进展
4 聚酯丙烯酸酯 聚酯丙烯酸酯是由端羟基聚酯与丙烯酸酯化或由端 羧基聚酯与甲基丙烯酸缩水甘油酯反应而得。 5 环氧丙烯酸酯 1以双酚A 环氧树脂、环氧大豆油、丙烯酸和马来酸 酐合成具有羧基的环氧丙烯酸酯低聚物，经胺中和后， 可得自乳化水性UV 树脂。 2采用环氧丙烯酸树脂与偏苯三酸酐合成不同羧基含 量的水溶性UV 树脂。 3利用环氧丙烯酸酯和顺酐反应，合成水性环氧丙烯 酸酯
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水性低聚物的研究进展
1.2 自乳化阳离子型PUA
阳离子型PUA 可选择的离子化基团范围较窄，一般在主链 中引入叔胺基团，然后季胺盐化，从而达到聚氨酯丙烯酸 可在水
非离子型一般以PEG （聚乙二醇）为亲水基团。
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水性低聚物的研究进展
2 不饱和聚酯 不饱和聚酯是通过传统的多元醇和多元酸缩聚 反应得到的。为了达到一定的亲水性，必须利用带 有亲水基团或链段的单体参与反应。目前使用较多 的有聚乙二醇和苯四酸等 3 聚丙烯酸酯 UV 固化水性聚丙烯酸酯体系相比于PUA 体系， 具有价廉、易制备、光泽度高等优点。多数用 HEMA （甲基丙烯酸羟乙酯）或丙烯酸缩水甘油 酯和其它丙烯酸酯单体共聚，引入羟基或者环氧基 团，以便最后引入丙烯酰基 。
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水性低聚物的研究进展
1聚氨酯丙烯酸酯
1.1 自乳化阴离子型PUA （1）羧酸型自乳化PUA 采用DMPA（二羟甲基丙酸）作为二醇组分之一与二异氰酸酯 反应生成半封闭体，再用HEMA（甲基丙烯酸羟乙酯 ） 等活 性单体封端，最后用胺或氨水中和即可。 这是最常用的方法，得到的树脂具有较好的自乳化性。国内采 用此方法的也较多。 （2）磺酸型自乳化PUA 磺酸型PUA 的报道不多，Garratt 等[12]以带磺酸钠基团的聚酯 二元醇与二异氰酸酯和单羟基丙烯酸酯反应得到PUA。磺酸盐的 强离子特性使合成的PUA 很容易分散于水中，而不需挥发性胺 类中和剂和有机共溶剂。