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水性UV树脂新进展

2022-05-07

  1超支化体系

  作为一种新型聚合物,超支化聚合物呈球形结构,拥有大量的活性端基,分子链间不缠绕。超支化聚合物具有易溶解、低熔点、低黏度、高反应活性等优点,因此可以引入丙烯酰基团和亲水基团,合成水性光固化低聚物,为水性UV树脂的制备开辟一条新途径。

  Asif等人采用富含端羟基的超支化聚酯BoltornTMHn与琥珀酸酐和IPDI-HEA预聚体反应, 最后用有机胺中和成盐,得到可UV固化的水性超支化聚酯( WHPUA)。研究表明,树脂的光固化速率迅速,物理性能较好,随着硬段(IPDIHEA) 含量的增加,树脂的玻璃化温度提高,硬度和拉伸强度也随之提高,但断裂伸长率下降。

  苏林等以多元酸酐和单官能团环氧化物为原料,先制得超支化聚酯,通过引入甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)与超支化聚合物的端羟基和羧基进一步反应,最后加入三乙胺(TEA) 中和成盐, 得到可UV固化的水性超支化聚酯。结果表明,水性超支化树脂末端羧基含量越多,水溶性越好;树脂的固化速 率随着末端双键的增多而加快。

  2 有机无机杂化体系

  水性UV光固化有机/无机杂化体系是水性UV树脂和无机材料的有效复合,将无机材料的高耐磨性、高耐候性等优点引入树脂当中,提高固化膜的综合性能。通过直接分散法、溶胶-凝胶法或插层法等在UV固化体系中引入纳米Si02 或蒙脱土等无机粒子,即能制得光固化有机/无机杂化体系,此外还可以将有机硅单体引入到水性UV低聚物分子链中 。

  Zhan Chuyin 等采用二端羟丁基聚二甲基硅氧烷(PDMS)在聚氨酯软链段中引入聚硅氧烷基团,并用丙烯酸单体适当稀释,得到有机/无机杂化乳液(Si-PUA) 。 树脂配成涂料经固化后,漆膜物理性能良好,并且具有高的接触角和耐水性。

  梁红波等以自制的多羟基超支化聚氨酯、丁二酸酐、硅烷偶联剂KH560、甲基丙烯酸缩水甘油酯( GMA) 和甲基丙烯酸羟乙酯等为原料,制得超支化杂化聚氨酯和光固化超支化聚氨酯,然后按照不同比例与正硅酸乙酯和钛酸正丁酯共混水解,制得了光固化超支化聚氨酯的Si02 /Ti02 有机无机杂化溶胶。结果表明,随着无机物含量的增加,杂化涂层的摆杆硬度增大,表面粗糙度变大,Si02 杂化涂层的表面质量比Ti02杂化涂层好。

  3 双重固化体系

  为了解决水性UV树脂三维固化难、对厚涂层和有色体系固化难的缺点,并提高涂膜的综合性能,研究者们开发研究了光固化与其他固化体系相结合的双重固化体系。光固化热固化、光固化/氧化还原固化、自由基光固化/阳离子光固化和光固化/湿固化等是目前常见的双重固化体系,并有部分体系已经得到应用,如UV电子保护胶是一种光固化/氧化还原或光固化/湿固化双重固化体系。

  曾凡初等在聚丙烯酸乳液中引入功能单体乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯(AMME) , 并在低温下通过迈克尔加成反应引入光固化基团,合成热固化/UV固化水性 聚丙烯酸酯。在60°C的恒温干燥、 2 x 5. 6 kW 的高压汞灯照射的条件下,树脂成膜后硬度达3H,耐酒精擦拭达158次, 耐碱性达24 h。

  4 环氧丙烯酸酯/聚氨酯丙烯酸酯复合体系

  环氧丙烯酸酯涂膜具有硬度高、附着力好、光泽度高和耐化学药品性好的优点,但柔韧性差,脆性大。水性聚氨酯丙烯酸酯具有耐磨性良好、柔韧性好等特点,但耐候性差。采用化学改性、物理共混或杂化的方法将两种树脂有效复合,可以改善单一树脂的性能,发挥二者的优势,从而研制出兼具二者优点的高性能光固化体系。

  汪存东等人先用丙烯酸将环氧树脂E44中的环氧基酯化得到EA:然后用 TDI、聚四氢呋喃二醇(PTMG) 、DMPA 和HEMA 合成了水性UV 聚氨酯丙烯酸酯;最后将两者按不同比例混合,水/乙醇作为引发剂,水性聚氨酯阴离子型水性聚氨酯丙烯酸酯为乳化剂,经乳化得到紫外光固化环氧丙烯酸酯/聚氨酯丙烯酸酯复合乳液。结果表明,改性使涂膜的柔韧性得到很大的改善,而对其它的性能影响较小。

  5大分子或可聚合型光引发剂

  多数光引发剂为芳基烷基酮类小分子,光固化后不能完全分解,残留小分子或光解产物会迁移到涂层表面,引起黄变或臭味,影响固化膜的性能及其应用。研究者通过在超支化聚合物中引入光引发基团、丙烯酰基团和亲水基团,合成了水性大分子可聚合光引发剂,克服小分子光引发剂的弊病。安徽理工大学的王战思等先以丙烯酸甲酯和二乙醇胺为原料,反应合成一种AB2型单体MB,再与作为核心的三羟甲基丙烷(TMP) 反 应合成端羟基超支化聚胺酯,然后用马来酸酐改性成含有端羧基的超支化聚胺酯,最后采用光引发剂1173对端羧基超支化聚胺酯进行封端改性,制备出两种可聚合超支化大分子光引发剂HPAE-1-MA-1173和HPAE-2-MA-1173 。 研究结果表明,产物的紫外吸收较1173产生最大吸收红移,但是光引发速率较小分子光引发剂1173慢。

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