1水性UV簡(jiǎn)述

1常規(guī)光固化涂料與水性UV的比較

	常規(guī)UV	水性UV
分散介質(zhì)	使用溶劑或活性稀釋劑	以廉價(jià)的水為溶劑
VOC排放	大量VOC排放及少量殘留	接近零VOC，以水調(diào)粘或清洗
使用性	收縮率大（影響附著力），成本較高	低收縮，低固含、低粘度（適合于薄涂、噴涂工藝），低成本
安全性能	毒性、刺激性、臭味	低毒性，不易燃燒，安全性好

共同存在的難題：氧阻聚作用或有色體系引起固化不完全。

2水性UV存在的難點(diǎn)

（1）水的蒸發(fā)熱高（40.6KJ/mol）

---預(yù)干燥能耗大、時(shí)間長(zhǎng)、效率降低（嘉寶莉公司在年初推出的“微波紅外耦合干燥技術(shù)”成功解決了水性漆干燥問題。）

---易引起吸收性基材的收縮變形（紙張、層壓板等）

（2）水的表面張力大（72.8mN/m）

---不易潤(rùn)濕基材，易引起涂布不均（縮孔、氣泡等弊?。?

---對(duì)顏料潤(rùn)濕性差，影響分散

（3）需添加某些助劑，產(chǎn)生一定量VOC

---助溶劑（增加溶解度，提高穩(wěn)定；降低粘度，改善流平）

---防凍劑（水的凝固點(diǎn)較高（0℃），防止低溫時(shí)凝固）

---防霉劑（避免水性體系易滋生霉菌）

（4）體系的穩(wěn)定性較差

---對(duì)pH較敏感；長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存過程中易出現(xiàn)沉淀

（5）光澤及硬度較低、耐水性和耐洗滌性較差等性能缺陷

3水性UV發(fā)展歷程

水性UV涂料一般由水性低聚物、光引發(fā)劑、助劑和水組成。

就乳化方式來說，水性UV的發(fā)展可分為三個(gè)階段：

（1）第一代 外乳化型

外乳化型	基本工藝	通過外加表面活性劑（乳化劑），并輔以高剪切力，將傳統(tǒng)的光固化樹脂乳化。
	產(chǎn)品特點(diǎn)	生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)便，乳液粒徑較大（0.7～3μm）
	應(yīng)用進(jìn)展	穩(wěn)定性差，受多種因素影響（如酸堿性、電解質(zhì)、過度剪切應(yīng)力、低溫等）；乳化劑的殘留使干膜的質(zhì)量受影響。

（2）第二代 非離子基自乳化型

非離子基自乳化型	基本工藝	聚合物中引入一定量的聚乙二醇等親水鏈段。
	產(chǎn)品特點(diǎn)	樹脂本身具有親水性，穩(wěn)定性較好
	應(yīng)用進(jìn)展	長(zhǎng)鏈的聚醚鏈段使成膜偏軟，并且由于聚合物骨架上有親水性結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品的耐水性和耐化性較差。

（3）第三代 離子基自乳化型

離子基自乳化型	基本工藝	聚合物中引入親水基團(tuán)，經(jīng)中和使其離子化后，親水增強(qiáng)，賦予整個(gè)聚合物水溶性。
	產(chǎn)品特點(diǎn)	自乳化，潤(rùn)濕性佳，穩(wěn)定性好，性能佳。
	應(yīng)用進(jìn)展	品種較多，未來發(fā)展的主要方向。

2水性UV聚氨酯

1分類

• 根據(jù)所引入的離子基團(tuán)（親水?dāng)U鏈劑）不同，可分為三大類：

（1）陰離子型 （最主要）

a.羧酸型（-COOH）：二羥甲基丙酸, 酒石酸等二元羧酸擴(kuò)鏈劑；或二羥基半酯，一般是以低分子量三元醇或低聚物三醇（如甘油、低分子量聚醚三醇）與二元酸酐反應(yīng)得到含羧基的二羥基化合物，所述酸酐有馬來酸酐、苯酐、丁二酸酐、戊二酸酐等；

b.磺酸基（-SO3H）：1,4-丁二醇-2-磺酸鈉, 乙二胺基乙磺酸鈉等，磺酸鹽的強(qiáng)離子特性，不需揮發(fā)性胺類中和劑和有機(jī)共溶劑，即可使合成的PUA 很容易分散于水中。中和劑（成鹽劑）一般為氨水或叔胺，如三乙胺、三乙醇胺、二甲基氨基乙醇、丁基乙醇胺等。

（2）陽離子型

有氨基、季銨基等，可選擇的離子化基團(tuán)范圍較窄，一般在主鏈中引入叔胺基團(tuán)，然后季胺鹽化，從而達(dá)到聚氨酯丙烯酸可在水中穩(wěn)定分散甚至水溶的目的。如N-甲基二乙醇胺和三乙醇胺等含叔胺基團(tuán)擴(kuò)鏈劑，所使用中和劑（成鹽劑）一般為鹽酸、乙酸或環(huán)氧氯丙烷等烷基化試劑。

（3）非離子型

分子鏈中由含氧基團(tuán)組成的醚基/羥基/羧酸酯、嵌段聚醚（如聚乙二醇鏈段）和醛基等親水基團(tuán)時(shí)，水溶性也會(huì)有一定的提高，甚至達(dá)到水溶性，但一般與離子型一起使用，組成混合型聚氨酯水性體系。

• 根據(jù)外觀類型也可分為三類：

（1）水溶液型 、（2）分散液型、（3）乳液型

名稱	水溶液型 solutions	分散液型 dispersions	乳液型 emulsions
狀態(tài)	溶解~膠體	分散	分散
外觀	全透明	半透明,乳白	白濁
粒徑	<1 nm	1～100 nm	>100 nm
分子量	1000~10000	數(shù)千～20萬	>5000

2合成中溶劑的使用

在聚氨酯預(yù)聚物合成過程中，有時(shí)需要加入少量有機(jī)溶劑，以降低粘度，利于預(yù)聚體的分散，及后期乳化得到穩(wěn)定的微細(xì)粒徑乳液，該方法即為通常所說的丙酮法。

可采用的溶劑有丙酮、甲乙酮、二氧六環(huán)、N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮（有基因毒性）等水溶性（親水性）有機(jī)溶劑和甲苯等憎水性溶劑?？紤]到成本、操作性等因素，最常用的是丙酮和甲乙酮。

一般來說，在制備出穩(wěn)定的乳液后，可通過減壓蒸餾除去低、中沸點(diǎn)溶劑，減少乳液中溶劑的殘留和氣味。若溶劑用量很少，可不必除去。水性聚氨酯干燥時(shí)，殘留的少量低沸點(diǎn)溶劑的揮發(fā)可加快膠膜的干燥時(shí)間，而少量高沸點(diǎn)溶劑的存在可使膠膜平滑，這在涂料工業(yè)中較常用。

3主要合成路線

4聚氨酯丙烯酸酯接枝丙烯酸酯雜化體系

近年來，利用丙烯酸酯體系與聚氨酯體系進(jìn)行接枝改性，得到化學(xué)雜化體系，使性能上有較好的互補(bǔ)甚至協(xié)同的效果，顯示出了較好的應(yīng)用前景。

該類型樹脂多數(shù)用HEMA或GMA和其它丙烯酸酯單體共聚，得到含羥基或環(huán)氧基的丙烯酸酯低聚物，再與聚氨酯半加成物接枝改性，或與未經(jīng)中和的羧酸型聚氨酯低聚物反應(yīng)，最終引入丙烯?；?，反應(yīng)式分別如下：

（1）雜化體系1

（2）雜化體系2

在綠色環(huán)保的大環(huán)境下，涂料工業(yè)對(duì)VOC限制逐年嚴(yán)格，同時(shí)，在保持涂料的高性能和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力等多重因素促進(jìn)下，高性價(jià)比的水性UV涂料陸續(xù)面向市場(chǎng)，必將得到極大的推廣。

預(yù)計(jì)未來在家具木器漆、汽車內(nèi)飾涂料、皮革涂飾、塑膠罩光和印刷油墨等領(lǐng)域，水性UV樹脂將會(huì)得到空前的發(fā)展。（來源：水性無溶劑）更多濾芯膠請(qǐng)?jiān)L問www.southsalemvet.com