水性光固化涂料的应用及研究进展剖析
2024年水性工业涂料市场需求分析
2024年水性工业涂料市场需求分析概述水性工业涂料是指以水作为稀释剂的涂料，与传统的溶剂型涂料相比，具有环保、低VOC、安全、易清洗等优点，受到越来越多消费者的青睐。
本文将对水性工业涂料市场需求进行分析。
市场趋势随着环境保护和可持续发展意识的增强，水性工业涂料市场呈现出快速增长的趋势。
以下是当前水性工业涂料市场的主要趋势：1.环保意识增强：消费者对环保涂料的需求日益增长，水性工业涂料以其低VOC含量和环保特性成为首选，推动市场需求增加。
2.政策支持：各国政府出台一系列环保政策和法规，鼓励使用水性工业涂料，这将进一步促进市场需求的增长。
3.创新发展：制造商积极研发新型水性工业涂料，提高产品质量和功能性，满足不同用户的需求，推动市场发展。
市场规模水性工业涂料市场的规模不断扩大。
据市场调研数据显示，近几年市场规模呈现出稳步增长的趋势。
以下是市场规模分析：1.市场收入：根据统计数据，水性工业涂料市场的年收入持续增长，预计在未来几年将继续保持良好的增长势头。
2.市场份额：水性工业涂料在整个涂料市场中占据了越来越大的份额，预计这一趋势将继续加强。
市场需求分析水性工业涂料市场的需求主要来源于以下几个方面：1.建筑行业：建筑行业是水性工业涂料的主要用途领域之一。
随着城市化进程的加快，建筑项目不断增多，需要大量的环保涂料来满足建筑表面保护和装饰的需求。
2.汽车行业：汽车制造商越来越注重环保和可持续发展，对涂料产品的环保性能要求也越来越高。
水性工业涂料能够满足这些要求，逐渐取代传统的溶剂型涂料，成为汽车制造业的首选。
3.电子行业：随着电子产品的更新换代，对涂料的保护和装饰性能要求也越来越高。
水性工业涂料具有优异的性能，适用于电子产品的油墨印刷、外壳保护等方面。
4.金属工业：金属工业对防腐和防锈的要求极高，水性工业涂料能够提供优异的防护效果，并且符合环保要求，因而在金属工业领域具有广泛的应用需求。
市场竞争格局水性工业涂料市场竞争激烈，主要厂商之间存在一定的竞争。
紫外光固化水性涂料综述
引发剂在 紫外光 的照射下产生 自由基或者各种离子 ，引发 随着环保的呼声越来越高 ，水性涂料逐步 占据主导地 反应 ，使树脂 瞬间发生交 联反应 ，固化成膜。紫外光固化 位 。虽然 目 在很多领 域 ，水性 涂料的性能还 比不上油性 水性 涂料 除 了含 有 水且树 脂相 对分子 质量可 以做 得较 高 前
丙烯酸类单体和其它烯类单体通过乳液聚合制备带有自由双键的分散体可用于光固化但是聚台中不能加太多的含两个以上烯键的共聚单体否则可发生分子内交联
维普资讯
Ｃ ｏａｔｎｇｓ Ｒｅｖｉ ｉ ｅｗ
一
紫 姊光 固业 水性 涂料综 述
Ｕ Ｃ ｒ ｂ Ｕ ａ ｌ ｅ
向。
水清洗 ，也有可能得到较薄 的固化膜 ，并 降低 了生产和 使 用中火 灾的风 险。本文拟对该领域 的发展情 况进 行介绍与
评述 。
关键词 ：水性涂料 ；紫外光固化涂料 ；乳液 ； 超支
化聚 合物
１ 紫外光固化涂料与其它常规涂料 的比较
紫外 光 固化 涂料 至 少 由含 有 多官能 团的 树脂和 光 引
…
所 以对于热敏感 ｝ 生基材 （ 例如 ：纸张 、木材 、布料 、电 料 目前 已经成 为国内 ｕ Ｖ固化 材料的一个研究热点 。 子元件等） 的应用受到限制 。
，
紫外光 固化 水性涂料 目前还处 于初期阶段 ，已经有工 业化的产 品出售 ，只是所 占份额还不是 很大 ，但是 未来的
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很好 ，但价钱较贵 ，一般采 用混 杂的办 法 ，阳离子 、阴离 态聚 合物加入表面活性剂来制得的 ，在高速搅拌下形成该 子都要和 自由基混 杂起来用 ，叫做混杂固化。应该 注意的 聚合物的乳液。这些聚合物都有一定的玻璃化温度 ，但 由 是 ：涂层 固化所需 的光 引发剂浓度和厚度成反 比关系 ，也 于都不含 固体颗粒 ， 以它们都没有最低成膜 温度 （Ｆ Ｔ。 所 Ｍ Ｆ ） 就是 涂层 越厚 ，所 需的光引发剂浓度应该越小 。光 固化领 后 来发展 出不需要 加入 表面 活性 剂的 自乳化 型乳化 聚合 域中最近热门研究课题是可聚合的大分子 光引发剂 ， Ｕ 物 ， 经 Ｖ 但稳定Ｉ 口 固含量都 难以提高 。乳 化聚 合物通常情况 光照射 引发后 ，直接和 主体树脂共 聚完成光 固化过 程 。 加 引发 剂的光固化树 脂 ，例如 ，在光照以后产生氦 ，氨可 以作诱化 剂 ，也可 以作环 氧化 合物的固化剂 ，这 可以把一 ３３ 乳液 聚 合法 制备 紫外 光 固化 水性 乳液 ． 些 没有光固化性能的物质变成光固化产 品。 乳液聚合物 （ｍ ｌｉｎ Ｐ ｌｍ ｒｚ ｔｏ 一般称 为乳胶 Ｅ ｕｓｏ ｏｙ ｅ ｉａ ｉｎ） （ ａｅ 。这些聚合物 的相对分子 质量极 高 ， 以从 两百 Ｌｔ ｘ） 可 下是乳白色带蓝光液体 ，相对分子质量可能在 １ ０万或更 另外亚洲 辐射 技术协 会主席 洪 啸吟教 授认 为可 以研究 不 小的范围 ，粒径 ２ ～ ０ ｍ 固含量 ３％ 右。 ０ ５０ｎ ， ０左
紫外光固化水性聚氨酯涂料研究
第 １期
化
学
世
界
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紫外 光 固化水 性 聚 氨酯 涂 料研 究
胡 飞 ． 唐黎 明 ’ 戴 ，’ 或
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一 清华 凡学 化 』系材 料 科 学 与工 程 研 究 院 ． 京 １０ ８ ） ＿ 北 ０ ４ ０
ＰＥ ， ｄｍ ｅ ｈ ｌ ｌ ｒ ｐ ｏ ｉ ａ ｉ ＤＭ ＩＡ ）Ｏ ｈ ｅ ｃ ｉ ｎ ａ ｄ ｔ ｅ ｐ ｏ ｅ ｔ ｓｏ ｈ ｏ ｔ ｇ ａ ｅ ｎ ｉ ｖ ｓ ｉ Ｇ ／ ｉ ｌ ｙ ｏ ｐ ｏ ｉ ｎ ｃ ｃｄ（ ｎ ｔ ｅ ｒ ａ ｔｏ ｎ ｈ ｒ ｐ ｒ ｉ ｆ ｅ ｃ ａ ｉ ｓ ｈ ｓ ｂ ｅ ｎ ｅ ｔ— ｅ ｔ ｎ
工 业 中 一 直 占 有 重 要 的 地 位 以 往 的 聚 氨 酯 涂 料 一 般 是 以 有 机 溶 剂 为 分 散 介 质 ， 毒 、 燃 ． 人 体 有 有 易 对
一
因此 ， ２ 世 纪 ８ 从 ０ ０年代 中期 开始 ， 欧美 等发 达国家
相 继 开 展 了光 固化 水 性 涂 料 的 研 究 车 文 采 用 阴 离 子 自乳 化 法 台 成 了 一系 列 水 性 端
光泽 度高 等优异 性 能著称 。一般 ｕＶ 光 固化涂 料为 降低 涂 料牯 度 ， 大量 使 用 丙烯 酸 酯类 括性 稀 释单 需
体 ， 致 涂 料 的 有 机 挥 发 组 分 （ Ｃ） 幅 度 升 高 ， 导 ＶＯ 大
低 温性 、 耐热 冲击性 、 剥 离性 、 抗 耐溶 剂性 、 震动疲 耐 劳性 、 生物 老化性 、 耐 耐潮气 性 、 耐大 气性 等 ， 涂料 在
有 优 良 的硬 度 、 冲 击 强 度 、 着 力 和 防 雾性 能 。 抗 附
水性涂料的分类和特点
水性涂料的分类和特点水性涂料，英文为waterborne coatings或waterbased coatings，又称水基涂料。
用于木材涂饰的水性涂料有多种分类方法，常见的有按外观、用途、施工和固化方式、乳液类型、化学结构以及设备方法来分类命名的。
水性木器漆最重要的成分是其中的乳液和构成乳液的树脂类型，科学的方法是按乳液的化学结构分类。
按化学结构，水性木器漆可分为:•水性丙烯酸涂料•水性聚氨酯涂料•水性醇酸漆•水性环氧涂料•溶胶一凝胶涂料•水性光固化涂料水性涂料的分类及特点 -水性丙烯酸涂料丙烯酸型水性木器漆是应用较早而且目前仍在大量应用的品种。
自20世纪70年代起丙烯酸建筑乳胶漆开始大范围推广以来，水性丙烯酸木器漆也随之出现在市场上。
丙烯酸乳液由丙烯酸酯单体为主的乙烯基单体经乳液聚合而成。
聚合过程中添加了乳化剂、稳定剂、pH调节剂等各种助剂，体系相当复杂。
采用软硬不同的单体，调节用量，并改变加料方式可以控制乳液粒子中聚合物分子的软硬链段分布，从而得到不同玻璃化温度 (Tg或不同最低成膜温度(MFFT)的乳液。
聚合时采用的乳化剂可以是阴离子型的，也可以是非离子型的或阳离子型的，相应的乳液以及制成的漆也可称为阴离子型、非离子型或阳离子型的。
仅用丙烯酸单体聚合得到的是纯丙乳液，制成的漆称为纯丙水性漆。
聚合时可添加其他乙烯基单体对乳液进行改性，例如，添加苯乙烯改进漆膜的硬度并降低成本；引入含氟、含硅的单体改进漆膜的表面性能，降低膜的表面自由能，提高疏水性和耐玷污性。
由此产生了苯丙水性漆、氟碳水性漆、硅丙水性漆等品种。
丙烯酸乳液制成的漆膜有良好的耐候性，不易黄变，硬度高，光泽好。
但是它的主要缺点是抗粘连性差，容易出现热黏冷脆的现象，硬度过高则低温成膜性不好，冬天难以进行涂装施工。
通过自交联聚合、无皂聚合、核壳聚合等技术进一步改进和提高了丙烯酸乳液的性质，特别是采用核壳技术，将乳液粒子制成硬核软壳或软核硬壳的结构，甚至软硬相问的多层结构，以适应不同施工和使用条件的需要。
水性环氧树脂的研究与进展[1]
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水性环氧树脂的研究与进展[1]
水性环氧树脂的研究与进展[1]
摘要：
水性环氧树脂是一种在涂料、油墨、油墨油墨辊涂、汽车涂料、油漆、印花印刷涂料、水性哑光涂料及热固性塑料等产品中广泛应用的重要通用
有机物质。
环氧树脂的有效改性和功能改善，决定着环氧树脂在现代行业
中的重要性。
本文重点介绍了水性环氧树脂的研究历史、基本概念、合成
方法和性能评价，以及有关水性环氧树脂的研究进展情况，总结了未来水
性环氧树脂的研究前景及应用方向。
关键词：水性环氧树脂；合成；功能改性；研究进展
1绪论
环氧树脂是一种现代化工产品，它可以用于多种行业。
它有优异的耐
热性、耐湿性、耐老化性和机械性能，是众多行业中重要的基础材料。
根
据不同性能需求，改性剂可以加入到环氧树脂中，以调节、改善树脂的性能，使环氧树脂具有更完善的性能[2]。
由于水性环氧树脂具有环保、耐
腐蚀、低毒性和可持续发展等特点，因此，近年来，水性环氧树脂这一新
型高性能树脂在涂料、油墨、印刷油墨辊涂、汽车涂料、油漆、印花印刷
涂料、水性哑光涂料及热固性塑料等行业得到广泛应用，成为涂料领域当
今最热门的研究课题。
UV涂料研究报告
UV光固化树脂的研究报告1、引言光固化漆在1968年由德国拜耳公司首先颜值成功，并在木器漆装上得到初步应用，至今已经有40多年的历史，由于他快干、节能、无溶剂挥发、绿色环保，性能优异，深受大家的欢迎。
随着世界各国对生态环保的重视，对大气报房屋进行了严格的立法限制，光固化漆的优异性能也越来越突出。
美国、欧洲、日本等国为了降低VOC的排放量，光固化涂料被优先采用。
在我国，随着经济规模的迅速扩大以及对环境的保护的日益重视，作为绿色环保光固化涂料的研究、开发及其应用也降日益深入和普及。
目前已经由木材涂料发展到纸张、塑料、金属等涂料，光固化漆已经被广泛的用于各个领域。
2、光固化漆的性能特点目前木材涂装均采用紫外线固化的光固化涂料，简称UV涂料。
这种涂料的特点就是采用“光”化学反应使涂膜固化。
光能越强，光化学反应越快，波长越短光能越大。
光固化漆之所以发展迅速，是由于他有许多特殊的性能，这是特殊性能是其他的木器清漆以及水性涂料、高固体分涂料和粉末涂料都无法比拟的。
光固化涂料的主要特点是：（1）、干燥速度快，干燥时间是按照分、秒来计算，比一般的涂料快上成百上千倍，可以大大的缩短施工的周期和节省施工场地。
（2）、不含有挥发性溶剂，零VOC排放，是一种无溶剂涂料，几乎100%成膜，可以说是一种无污染的涂料。
（3）、涂膜可厚可薄，对于需厚涂层的共建涂2~3道即可，减少施工道数。
（4）、由于没有溶剂挥发、漆膜固化后不发生体积收缩，所以漆膜光亮、丰满、坚硬、装饰性能优异。
光固化涂料由于是采用“光”来固化，所以在给这种涂料带来许多优点的同时也带来一点不足，例如：（1）、由于光只能直线传播，所以只适宜涂装平面板材。
能让几何形状复杂、凹凸不平的工件各个平面都能均匀的照射从而使漆膜均匀固化的光源，这还是国际上正在研究的难题。
（2）、制造和使用含有着色颜料的光固化漆比较困难。
因为大多数着色颜料对紫外线有反射、折射和吸收的作用，紫外线对绝大多数颜料的透射率也很低。
超支化聚合物在紫外光固化涂料中的应用研究进展
第36卷第3期2008年3月化 工 新 型 材 料N EW CH EM ICAL M A T ERIA L S V ol 36N o 3 15作者简介:王兴元(1982-),男,博士研究生,主要从事超支化聚合物的合成及应用研究。
超支化聚合物在紫外光固化涂料中的应用研究进展王兴元 罗运军 夏 敏(北京理工大学材料科学与工程学院,北京100081)摘 要 超支化聚合物因其独特的结构和性能特点,已在众多领域得到应用,特别是在紫外光固化涂料领域中的应用研究发展迅速。
根据紫外光固化涂料形态分类,综述了超支化聚合物在紫外光固化油性、粉末和水性涂料中的应用研究进展,同时对今后的研究方向做出了展望。
关键词 超支化聚合物,紫外光固化,涂料,进展Advances in application of hyperbranched polymers in UV -curable coatingsWang Xingy uan Luo Yunjun Xia M in(School of M aterial Science and Technolog y ,Beijing Institute of Technolog y,Beijing 100081)Abstract H yperbranched po ly mers had been applied in in many fields due to their unique ar chitectur e and pro per -t ies,especially had r apid pro gr ess in U V -curable coating s.A ccording to t he morpholog ical classificatio n,the applicatio ns of the hyperbranched po ly mers in U V -curable oi-l disper sible coat ings,po wder co atings and w aterbor ne coating s w er e r e -v iew ed.M eanw hile,the pr ospect o f the study directio ns w as po inted out.Key words hyperbranched po ly mer,U V cure,coating ,pro gr ess紫外光(U V )固化涂料具有节省能源、减轻空气污染、固化速度快、占地少、适于自动化流水线涂布等特点,特别适用于不能受热的基材涂装,因而得到迅速发展[1]。
2024年水性工业漆市场分析现状
2024年水性工业漆市场分析现状引言水性工业漆是一种使用水为基础的涂料，其替代传统有机溶剂漆成为环保型涂料的主要选择。
随着人们对环境保护意识的提高和政府对环保产业支持力度的增加，水性工业漆市场正快速发展。
本文将对水性工业漆市场的现状进行详细分析。
市场规模和增长趋势目前，全球水性工业漆市场规模持续增长。
根据市场研究报告，2019年全球水性工业漆市场规模达到X万吨，预计到2025年将增长至Y万吨，年均复合增长率为Z%。
中国作为全球最大的水性工业漆生产和消费国，占据了水性工业漆市场的重要地位。
市场驱动因素环保意识增强全球环境问题日益突出，人们对环境保护意识的增强推动了水性工业漆市场的发展。
相比传统有机溶剂漆，水性工业漆具有无毒、无害、低挥发性等环保优点，受到了消费者的青睐。
政府政策支持各国政府纷纷出台鼓励环保产业发展的政策和法规，促进了水性工业漆市场的快速增长。
政府在减少有机溶剂漆使用、提倡使用水性工业漆方面的支持力度不断加大，为市场提供了良好的发展环境。
产品应用领域分析建筑行业建筑行业是水性工业漆的主要应用领域之一。
水性工业漆具有施工方便、环保安全等优点，被广泛应用于室内和外墙装饰涂料、地板涂料、防水涂料等建筑涂料领域。
汽车行业随着汽车行业的快速发展，对涂料品质要求也越来越高，水性工业漆因其环保特性被广泛应用于汽车涂料领域。
汽车制造商在涂装过程中使用水性工业漆，有效降低了VOC排放，提升了车辆质量和环境友好型。
木工行业水性工业漆在木工行业中的应用也逐渐增加。
与传统油性漆相比，水性工业漆具有干燥快、硬度高、无毒无味等优点，使其在家具、木地板、工艺品等领域得到了广泛使用。
关键市场参与者公司A公司A是全球水性工业漆市场的领导者，拥有先进的生产设备和技术，提供一系列高品质的水性工业漆产品。
公司A在市场上拥有强大的品牌影响力和广泛的市场渠道，具有竞争优势。
公司B公司B是国内水性工业漆市场的领先企业，通过不断创新和品质提升赢得了客户的信赖。
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水性光固化涂料的应用及研究进展金养智(中国感光学会辐射固化专业委员会,北京100085)摘要:水性光固化涂料是一种新型的光固化涂料,本文简述了其特点、水性UV树脂、水性光引发剂和水性光固化涂料的应用及研究进展。
关键词:光固化;UV固化涂料;水性树脂;光引发剂;低聚物0引言辐射固化指紫外光(UV)和电子束(EB)固化,是一种先进的材料表面处理技术。
它是利用UV/EB引发具有化学活性的液态材料快速聚合交联,瞬间固化成膜。
自1968年德国拜耳公司首先开发了光固化木器涂料,光固化技术实现了产业化,至今还不到40年,但其在全球发展势头迅猛,应用领域不断扩大,形成了一个新的产业。
在2004年5月召开的北美辐射固化国际会议,UV/EB固化技术被归纳为具有“5E”特点的工业技术:高效、适应性广、经济、节能及环境友好。
因此,UV/EB固化技术被誉为面向21世纪的绿色工业新技术。
在北美、欧洲和日本等发达国家和地区,从事UV/EB生产的企业发展迅速,已形成具有一定市场规模的产业,其中UV固化约占95%,EB固化约占5%,见表1。
我国光固化材料开发始于20世纪70年代初,到90年代开始工业化生产;1993年成立辐射固化分会,现为中国感光学会辐射固化专业委员会;到20世纪末国内初步形成一个新的产业,并进入快速发展阶段。
近几年虽遭受石油价格上涨和丙烯酸反倾销导致不正常涨价的影响,但光固化产业仍不断发展和壮大。
到2004年,入网会员为313家,比1999年增长147%;光固化原材料总产量2004年达53193t,比1999年增长920%;UV配方产品总产量32590t,5年内增长205.2%(见表2)。
目前,我国已成为仅次于美国和日本的光固化原材料和产表1 北美、欧洲和日本辐射固化产品统计注:北美和欧洲为2002年统计数据,日本为2004年统计数据品的生产大国,光固化原材料中活性稀释剂和光引发剂已大量出口,特别是光引发剂已是世界最大的生产国和出口国。
光固化涂料是最主要的UV 配方产品,我国光固化涂料主要是竹木地板和家具涂料,2003年突破万吨大关;纸张上光油也是另一大品种,2005年为5812t;PVC和塑料涂料2005年产量分别为1757t和2342t;中高档光固化涂料:摩托车、家电、金属、手机、光盘、车灯涂料都有一定规模;2005年生产各种光固化涂料25024t(见表3);可喜的是,2005年有2280t光固化涂料出口,创汇1000多万美元。
表21999?2004年我国光固化原材料和产品统计t表3 2000?2005年我国光固化涂料生产统计t光固化技术和材料虽然有了飞快的发展,但它也存在一些问题,影响了它的应用和推广,主要有:(1)活性稀释剂对人的皮肤、粘膜和眼睛有刺激性,有的有臭味;(2)低聚物黏度较大,涂装时,特别是喷涂时,要加入大量活性稀释剂,有时还要加入有机溶剂,不安全,也污染环境;(3)光固化体系主要是自由基光聚合,因氧阻聚,聚合不完全,在固化涂层中仍残留活性稀释剂。
故传统光固化材料不适用于食品卫生产品的包装材料的印刷和涂装,目前还没有一项光固化产品得到美国食品药品管理局(FDA)的许可;(4)光固化用原材料价格较贵;(5)由于采用自由基光聚合体系,固化速度快,固化后体积收缩大,影响涂膜与基材之间的附着力;(6)有色光固化体系,由于颜料对光的吸收、反射和散射,影响固化速度,使固化困难;(7)油性光固化材料,涂布设备和容器清洗需用有机溶剂。
最令人关注的是活性稀释剂和挥发性有机物对人体的损害和环境的污染。
为了克服这些弊病,一种新的光固化体系———水性光固化体系应运而生。
水性光固化体系继承和发扬了传统的光固化技术和水性涂料、油墨技术的优点,已成为光固化技术研究和开发的一个非常活跃的领域,而且获得了实际应用。
1水性光固化涂料的特点水性光固化涂料结合了传统UV固化涂料和水性涂料的各自特点,相对于传统油性光固化材料具有下列优点。
(1)水是最方便获得、最廉价的原料,用水来代替活性稀释剂稀释低聚物,很容易调节黏度,可实现无活性稀释剂配方;(2)不用活性稀释剂,就没有VOC、刺激性及臭味等问题;(3)可适用各种涂装设备,特别对喷涂安全;(4)可避免由于用活性稀释剂所引起的固化体积收缩;(5)可以实现薄涂层涂布,降低成本;(6)涂装设备和容器可以用水性清洗液清洗。
水性光固化材料除了上述优点外,还有一个很突出的优点就是解决了传统固化涂料的硬度和柔韧性之间的矛盾。
从分子结构与性能的关系分析,只有高相对分子质量的物质才能具有高硬度和高柔韧性。
传统光固化涂料不能使用高相对分子质量的低聚物,同时加入大量低相对分子质量活性稀释剂,因此难以兼顾硬度和柔韧性。
而水性光固化涂料的低聚物是高相对分子质量的水性分散体,其黏度与高分子的相对分子质量无关,而只与固含量有关,因而在水性光固化涂料中可以使用高相对分子质量的低聚物,又不用低相对分子质量的活性稀释剂,从而克服了光固化涂料高硬度和高柔韧性不能兼顾的矛盾。
水性光固化涂料也存在下列缺点:(1)体系中存在水,光固化前,大多需进行干燥除水,而水的高蒸发热(40.6kJ/mol)导致能耗增加,也使生产时间延长,生产效率下降;(2)水的高表面张力(72.8mN/m),不易浸润基材,易引起涂布不均;对颜料润湿性差,影响分散;(3)固化膜的光泽较低,耐水性和耐洗涤性较差;(4)体系的稳定性较差,对pH较为敏感;(5)水的凝固点(0℃)较高,在运输和贮存过程中需添加防冻剂;水性体系容易滋生霉菌,需用防霉剂,使配方复杂化。
2水性光固化涂料的组成和分类水性UV固化涂料是由水性低聚物、光引发剂、助剂和水组成,其中水性低聚物和光引发剂是最主要的成分。
2.1水性低聚物水性低聚物是水性光固化涂料最重要的组成,它决定了固化膜的物理机械性能,如硬度、柔韧性、强度、耐磨性、附着力、耐化学品性等,也影响光固化速度。
水性低聚物从结构上看,一要具有可以进行光聚合的基团,如丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基、乙烯基、烯丙基等,由于丙烯酰氧基固化速度最快,所以为各类丙烯酸树脂的主要品种。
二要分子链上含有一定数量的亲水基团,如羧基、羟基、氨基、季铵基、醚基、酰胺基等。
目前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、季铵基、聚乙二醇链等方式,使油性低聚物转变成水性低聚物。
(1)环氧丙烯酸树脂类(EA):(2)聚氨酯丙烯酸树脂类(PUA):光固化IPDI：异佛尔酮二异氰酸酯DIOL：二元醇PUA中引入DMPA，经有机胺中和成盐，变成水性PUA。
AlKoxTMP:烷氧基三羟甲基丙烷PEG:聚乙二醇A:丙烯酸PUA中引入长链PEG,变成水分散性PUA。
(3)聚酯丙烯酸树脂类(PEA):部分使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。
(4)丙烯酸酯化丙烯酸树脂类:水性光固化涂料的应用及研究进展(5)不饱和聚酯类(UPE)：水性低聚物不少已商品化,见表4。
2.2水性光引发剂光引发剂是光固化涂料的重要组成,它决定了光固化涂料的固化速度。
对水性光固化涂料,它要求光引发剂与水性低聚物相容性好,在水介质中光活性高,引发效率高,同时与其他光引发剂一样要求低挥发性、无毒、无味、无色等。
用于水性光固化涂料的光引发剂可分为水分散型和水溶性两大类,目前常规光固化涂料所用光引发剂大多为油溶性的,在水中不溶或溶解度很小,不适用于水性光固化涂料,所以近年来水性光引发剂的研究和开发也成为热门课题,并取得了可喜的进展。
不少水性光引发剂是在原来油溶性光引发剂结构中引入阴离子、阳离子或亲水性的非离子基,使其变成水溶性;或将油溶性光引发剂变成稳定的水乳液或水分散体。
已经商品化的水性光引发剂有:(1)二苯甲酮类(BP),如WB4784、WB4785、WB4789、WB4792和等;(2)杂蒽酮类(TX),如QTX等;表4 水性UV低聚物的性能和应用(3)二芳基膦氧化物类(BAPO),如819、819DW(819稳定的水分散体);(4)大分子α-羟基酮类,如KIP150。
KIPEM是含有32%KIP150的稳定水乳液。
此外,光引发剂2959由于在1173苯环对位引入了羟基乙氧基(HOCH2CH2O-)使在水中溶解度从0.1%提高到1.7%,因此也常用于水性UV固化涂料中。
2.3水性光固化涂料分类水性光固化涂料分为乳液、水分散型和水溶性3类,见表5。
(1)乳液型:早期采用外加乳化剂,低聚物不含亲水基团,靠机械作用,使低聚物分散于水中,得到低聚物乳液。
但由于乳化剂加入,影响了固化膜的耐水性和光泽,力学性能也大幅下降,材料对pH值也敏感。
现在多采用自乳化型,即在低聚物中引入亲水基团(如羧基、聚乙二醇),在水中有自乳化作用,不用外加乳化剂,固化后可提高耐水性和光泽。
表5 水性UV固化涂料分类(2)水分散型:利用低聚物中亲水基团和疏水基团巧妙平衡,在水中分散后,低聚物形成稳定的水分散体。
(3)水溶型:低聚物含有足够量的羧基盐或季铵盐基团,成为水溶性材料。
3水性光固化涂料的应用和进展3.1水性光固化涂料的应用随着世界各国对环境保护的重视,环保立法日益完善,执行日益严格,推动了水性光固化涂料的开发和应用,水性光固化涂料的优良性能也引起了人们的兴趣和重视。
表6列举了水性UV低聚物与溶剂型热塑性和热固性涂层材料的涂膜性能比较。
表6 各种涂层材料的涂膜性能比较目前水性光固化涂料已在纸张上光油、木器清漆、丝印油墨、电沉积光致抗蚀剂等领域获得实用,正在开发用于水显影型光成像阻焊剂、凹印油墨、柔印油墨、UV喷墨油墨、皮革涂料、织物涂料等。
①纸张上光油:这是水性光固化涂料最早应用的领域之一。
有水性UV底油、水性UV上光油,目前光泽≥90,可联机上光或脱机单独上光。
国内如福建洪洋集团公司、陕西方正油墨化工公司等都已有商品供应。
②木器涂料:水性光固化涂料在木器和木材涂饰上有较高的应用价值,特别在胶合板与成型木器的涂装上比较有利。
采用低固含量清漆,有优异的木纹展现性,可增加木质美感。
德国VianovaResins公司生产的水性光固化涂料已成功用于木器涂装。
③丝印油墨:这也是水性光固化涂料一个重要应用领域。
北京英力科技发展公司的水性UV丝印油墨,用于户外广告宣传,这是为迎接北京2008年奥运会绿色奥运的产品。
预计水性UV丝印油墨将会获得更广泛的应用。
④电沉积抗蚀剂:将抗蚀剂中感光性树脂进行亲水改性后变成水性感光性树脂,经电沉积后在覆铜板表面形成一层薄薄的均匀而致密的抗蚀膜,其分辨率可达0.02～0.03mm,高于UV抗蚀油墨、干膜和湿膜的分辨率。