多重交聯(lián)UV固化水性聚氨酯木器涂料的研制

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1、勰涂料涂裝新技術(shù)新工藝幼多重交聯(lián)UV固化水性聚氨酯木器涂料的研制王小軍，陳小慶，王茜紅(北方涂料工業(yè)研究設(shè)計(jì)院，蘭州730020)摘要：本課題研制的多重交聯(lián)UV固化水性聚氨酯木器涂料通過(guò)UV固化和有機(jī)硅交聯(lián)改性及多官能度擴(kuò)鏈劑的引入，形成的涂膜在uV固化前即具有較好的涂膜強(qiáng)度、機(jī)械性能和耐沾污性；經(jīng)UV固化后，涂膜具有更加優(yōu)異的耐水性、耐醇性、耐磨性和耐干熱性，以及良好的硬度和裝飾效果。關(guān)鍵詞：多重交聯(lián)；uv固化；水性聚氨酯；木器涂料1引言紫外光(UV)固化涂料以其高效節(jié)能、經(jīng)濟(jì)環(huán)保、涂層性能好等優(yōu)點(diǎn)，近20多年來(lái)得到廣泛的應(yīng)用和迅猛發(fā)展，其中木器涂料約占總量的55％。但由于傳統(tǒng)UV固化

2、涂料在使用過(guò)程中活性稀釋劑和有機(jī)溶劑仍會(huì)對(duì)人體和環(huán)境造成一定損害，使得與人們健康密切相關(guān)的木器用涂料的水性化研究日益受到關(guān)注，而水性聚氨酯樹(shù)脂綜合性能優(yōu)異，已成為水性木器涂料的首選樹(shù)脂之一。UV固化水性聚氨酯木器涂料通常以含單羥基的丙烯酸封端引入不飽和雙鍵，活性交聯(lián)點(diǎn)少、交聯(lián)密度低、Uv固化后涂膜耐水及耐干熱性能較差。本試驗(yàn)通過(guò)在預(yù)聚物分子側(cè)鏈上引入活性有機(jī)硅氧烷基團(tuán)和多官能度擴(kuò)鏈劑，使水分散體在UV固化前即具有較高的相對(duì)分子質(zhì)量和交聯(lián)密度，再通過(guò)聚酯分子主鏈上不飽和雙鍵的自由基聚合，可得到非常高的交聯(lián)密度，使涂膜性能大幅度提高，可以滿足家具板材及竹木地板清漆工業(yè)化流水線涂裝和復(fù)雜構(gòu)件涂

3、飾的要求。2試驗(yàn)部分2．1技術(shù)路線制備UV固化水性聚氨酯木器涂料，最主要的是研制可UV固化的水性聚氨酯樹(shù)脂。采用的是多重交聯(lián)固化技術(shù)，其技術(shù)路線為：①合成聚酯時(shí)引入不飽和單體，使分子主鏈上具有多個(gè)uV光引發(fā)活性交聯(lián)點(diǎn)，彌補(bǔ)采用封端引入雙鍵的方法中活性交聯(lián)點(diǎn)少的缺點(diǎn)；②采用在分子側(cè)鏈上引入有機(jī)硅氧烷單體，利用硅氧烷基團(tuán)的常溫水解自交聯(lián)，提高涂膜的預(yù)交聯(lián)密度；③在水分散的同時(shí)采用多官能度擴(kuò)鏈劑進(jìn)行預(yù)交聯(lián)改性，大幅提高uV固化前樹(shù)脂的交聯(lián)密度和相對(duì)分子質(zhì)量。2．2制備過(guò)程制備過(guò)程示意見(jiàn)圖1。2．3主要原材料主要原材料：1，4一丁二醇、新戊二醇、己二酸、苯酐、間苯二甲酸、順丁烯二酸酐，均為進(jìn)口，

4、工業(yè)品；異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)，德固薩，工業(yè)品；二月桂酸二丁基錫(DBTDL)，北京三安化工產(chǎn)品有限公司，工業(yè)品；二羥甲基丙酸(DMPA)，美國(guó)GED公司，工業(yè)品；丁酮(MEK)，陶氏化工，工業(yè)品；丙二醇甲醚(PM)，江蘇華倫化工，工業(yè)品；三乙胺(TEA)，浙江建德建業(yè)有機(jī)化工有限公司，工業(yè)品；三乙烯四胺(TETA)，陶氏化工，工業(yè)品；消泡劑，BYK公司，工業(yè)品；流平劑，盛興行，工業(yè)品；148第{云誓墅㈣婁耄察瓣會(huì)21?,1I／O半6月．蘭州暨第二屆特種涂料與涂裝研討會(huì)‘1o月’5”’蕊涂料涂裝新技術(shù)新工藝幻增稠劑，羅門(mén)哈斯，工業(yè)品；KH一550(^y一氨基丙基三乙氧基硅烷)、K

5、H一560(7一環(huán)氧丙醚基丙基三甲氧基硅烷)，成都晨光化工研究院，工業(yè)品；光引發(fā)劑IRGACURE2959，汽巴精化，工業(yè)品。oIlHC—C、Ho—R—旬H+lI、0+H00c—R——cooHHC—C／110上Ho—R—C=CH—RCH=CH—R—-oHlIPDI，DMPA，有機(jī)硅氧烷單體+可水解基團(tuán)0O

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14、流平劑、增稠劑多重交聯(lián)uv固化水性聚氨酯木器涂料圖1多重交聯(lián)uv固化水性聚氨酯木器涂料制備過(guò)程示意2．4測(cè)試與表征2．4．1紅外分析采用美國(guó)珀金一埃爾默(PERKIN—ELMER)公司的紅外儀，型號(hào)為SPECTRUM2000。2．4．2粒度分布采用MALVERN公司的激光動(dòng)態(tài)散射儀，型號(hào)為ZetasizerNanoZsZen3600。2．4．3吸水率的測(cè)試將按國(guó)標(biāo)制備好的涂膜剪好，烘干稱(chēng)量，在25℃下將其浸入去離子水中，經(jīng)一定時(shí)間后稱(chēng)量其在浸水前后的質(zhì)量變化。吸水率的計(jì)算方法如下：吸水率=(m—mo)／砌×100％式中，mo和m分別為浸水前后試樣的質(zhì)量。2．4．4凝膠率的測(cè)試將按國(guó)標(biāo)制備

15、好的涂膜剪好，烘干稱(chēng)量，在25℃下將其浸入丁酮中，經(jīng)一定時(shí)間后稱(chēng)量其在浸入前后的質(zhì)量變化。凝膠率的計(jì)算方法如下：．2008#6月．蘭州第乞鬈翳徽鷲徽會(huì)。49蕊涂料涂裝新技術(shù)新工藝幼凝膠率=m／mo×100％式中，／rio和m分別為浸入前后試樣的質(zhì)量。3結(jié)果與討論3．1紅外光譜結(jié)構(gòu)分析3．1．1涂膜Uv固化前的紅外光譜結(jié)構(gòu)分析涂膜UV固化前的紅外光譜見(jiàn)圖2。由圖2可以看出，3380em‘1峰為N—H的伸縮振動(dòng)峰，該峰較強(qiáng)，說(shuō)明有大量的