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UV涂料的耐磨性主要取决于涂层抵抗机械磨损的能力,其提升需从材料选择、配方优化、工艺改进三方面协同作用。以下是具体方法及分析:
一、添加耐磨剂:构建微观强化结构
纳米二氧化硅
作用机制:纳米粒子均匀分散在漆膜中,形成“纳米盔甲”,分担并耗散外力。
数据支撑:添加2%可使磨耗值从65.3g降至29.8g,耐磨性提升54.3%。
分散工艺:
表面改性:用硅氧烷偶联剂预处理,增强与树脂的界面结合。
分散设备:高速分散机(200-300转/分钟加料,1200转/分钟分散)确保纳米粒子完美解聚。
稳定助剂:添加分散稳定助剂提高剪切分散效率,避免团聚。
玻璃粉
作用机制:透明硬质粉体提高材料物理硬度,抗刮性能提升30%以上。
应用案例:在UV木器漆中添加玻璃粉,可同时提升硬度、耐候性和耐酸碱性。
碳化硅(SiC)
作用机制:高硬度微粒(莫氏硬度9.5)直接增强涂层抗磨损能力。
数据支撑:添加30%-60%的1-10μm碳化硅,水性涂料耐磨性提升200%以上。
二、优化树脂与单体:提升交联密度
高官能度树脂
三官能度丙烯酸酯:交联密度提升50%,硬度从2H增至4H,耐磨性提升30%-40%。
环氧丙烯酸酯:耐化学性优异,适用于要求严苛的工业场景。
低收缩单体
HPMA、IBOA:体积收缩率低,涂层致密性高,耐磨性优于高收缩单体(如TMPTA)。
三、工艺改进:增强涂层均匀性与致密性
涂层厚度控制
薄涂层(10-15μm):减少固化收缩应力,避免开裂导致的耐磨性下降。
多层涂装:底漆+面漆结构,底漆提供附着力,面漆提供耐磨性,综合性能提升50%以上。
固化程度控制
完全固化:确保涂层中残留小分子≤5%,避免因未固化单体导致耐磨性下降。
红外流平:预热至40-60℃,改善涂料流平性,减少表面缺陷。
氮气保护固化
作用机制:减少氧阻聚,表面固化率提升90%以上,耐磨性显著提高。
四、表面增滑助剂:降低摩擦系数
改性聚硅氧烷
作用机制:在聚硅氧烷链上引入丙烯酸酯基团,与基料共聚,降低表面摩擦系数。
聚四氟乙烯合成蜡
作用机制:低摩擦系数材料形成润滑层,减少磨损。
综合应用案例
汽车内饰件
基材:PP塑料(表面能32 dyn/cm)。
处理:电晕处理(表面能提升至48 dyn/cm)+ 涂布氯化聚丙烯底漆。
涂料:改性环氧丙烯酸酯(含羧基)+ 2% 纳米二氧化硅。
工艺:氮气保护下固化(1200 mJ/cm²),涂层厚度15μm。
效果:耐磨性提升40%(Taber磨耗仪测试),满足汽车内饰严苛要求。
木地板
基材:实木(含水率8%-12%)。
处理:砂光至Ra=0.8μm + 涂布水性UV底漆。
涂料:聚氨酯丙烯酸酯 + 1.5% T801玻璃粉。
工艺:红外流平(60℃,2分钟)+ UV固化(800 mJ/cm²)。
效果:耐磨性提升35%(落砂法测试),满足家庭使用场景。
结论
提升UV涂料耐磨性需从微观强化(纳米粒子)、交联密度(高官能度树脂)、工艺控制(多层涂装、完全固化)三方面协同作用。实际应用中,建议结合基材类型(如塑料、金属、木材)和涂层要求(如耐磨等级、透明度),通过实验筛选最优方案。例如,汽车内饰件需优先选择纳米二氧化硅+氮气固化工艺,而木地板则适合玻璃粉+多层涂装结构。