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超支化聚合物在UV固化水性涂料中的应用

2023-08-26

  紫外光固化水性涂料是用水取代传统的紫外光固化涂料中的活性稀释剂单体,消除了由于易挥发有机组分过高导致的环境污染、刺激性和不安全性等问题。

  超支化聚合物自身可作为UV固化涂料的成膜树脂,能够同时满足UV固化配方中高分子量、高交联度、高官能度和低黏度的要求,涂层具有优异的性能。

  Asif 等首先用丁二酸酐将Boltor nT M-H20 型超支化聚酯的端羟基全部改性为羧端基,再使用甲基丙烯酸缩水甘油酯部分改性羧基,使超支化聚酯的部分端基含有不饱和双键,具有了光固化特性,用三乙胺中和后得到了UV水性超支化聚酯。

  树脂交联成膜的反应与温度密切相关,因此UV光固化反应要在干燥阶段完成后进行,以使其能够快速反应并固化完全。终不饱和双键转化率取决于双键的含量和水性涂料的酸含量。另外,超支化聚酯涂料能与商品化涂料有很好的相容性。

  传统的水基聚氨酯是以聚氨酯为主链的高聚物,其侧链带有少量酸或三级胺基团,它们常被中和或季胺化成盐。

  对于超支化聚合物来说,Asif 等研究了基于Bo lto rnTM 系列脂肪族超支化聚酯的3 种新型水性丙烯酸化超支化聚氨酯低聚物的紫外光固化过程,及其结构( 包括酸性基团和丙烯酸基团) 与粒径、流变性、光聚合动力学和动态力学性能的关系。

  通过激光光散射测定了水分散体系的平均粒径为43 ~125nm。流变性能表明,所有的水分散体系均属于假塑性流体。随着丙烯酸酯基团浓度的增大,树脂在紫外辐照下的光聚合速率增加。

  在水性光固化涂料体系中,由于光引发剂一般为油溶性,与水性体系相容性不好,导致固化速度低和固化效果不佳。

  现在市场上的水溶性引发剂较少,且不能完全与水相容,另一方面,光引发剂由于在固化过程中往往不能全部消耗,而导致残留在固化膜中或迁移至固化膜表面,影响其机械性能。

  陈梦茹等利用光引发剂2959 与甲苯- 二异氰酸酯( TDI) 反应制得TDI- 2959,以TDI- 2959 接枝改性超支化聚酯,合成出含有光敏基团的光固化水性超支化聚酯,能够作为高分子光引发剂引发水性光固化体系,引发效果好于单加引发剂的UV固化水性涂料。

  结 语

  通过分子设计将超支化聚合物外围的大量端基改性为不同的功能基团,在涂料配方中发挥各自的作用。根据不同端基提供的功能,超支化聚合物可在油性、粉末或水性UV 固化涂料中得到应用。

  值得注意的是,由于超支化聚合物内层含有空腔,以其作为纳米金属的模板材料,并根据需要对端基进行封端改性,有望得到新型的功能涂料,如导电涂层、吸波涂层等。

  目前对超支化聚合物涂料性能的深入研究、品种的开发等方面还有不足,尤其在粉末和水性涂料中的报道较少。因此有待从理论和实际应用角度发展涂料用的超支化聚合物,终使其能够工业化。

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